Berita

Apakah kuasa hidroelektrik?

Fahami bagaimana loji hidroelektrik mengubah tenaga air menjadi elektrik, kelebihan dan kekurangannya

Tenaga hidro-elektrik

Imej: Dam Itaipu, Paraguay / Brazil oleh International Hydropower Association (IHA) dilesenkan di bawah CC BY 2.0

Apakah tenaga hidraulik (hidroelektrik)?

Tenaga hidroelektrik adalah penggunaan tenaga kinetik yang terdapat dalam aliran badan air. Tenaga kinetik mendorong putaran bilah turbin yang membentuk sistem loji hidroelektrik untuk kemudian diubah menjadi tenaga elektrik oleh penjana sistem.

Apakah loji hidroelektrik (atau loji hidroelektrik)?

Loji hidroelektrik adalah satu set kerja dan peralatan yang digunakan untuk menghasilkan elektrik dari penggunaan potensi hidraulik sungai. Potensi hidraulik diberikan oleh aliran hidraulik dan kepekatan ketidaksamaan yang ada sepanjang perjalanan sungai. Ketidakseimbangan itu dapat terjadi secara semula jadi (air terjun) atau dibangun dalam bentuk empangan atau melalui pengalihan sungai dari dasar semula jadi untuk membentuk takungan. Terdapat dua jenis takungan: takungan pengumpulan dan aliran sungai. Akumulasi biasanya terbentuk di hulu sungai, di tempat-tempat yang terdapat air terjun tinggi dan terdiri dari takungan besar dengan pengumpulan air yang besar. Takungan aliran sungai memanfaatkan kelajuan air sungai untuk menjana elektrik, sehingga menghasilkan pengumpulan air yang minimum atau tidak.

Tumbuhan, pada gilirannya, diklasifikasikan berdasarkan faktor-faktor berikut: ketinggian air terjun, aliran, kapasiti atau daya terpasang, jenis turbin yang digunakan dalam sistem, bendungan dan takungan. Tapak pembinaan memberikan ketinggian kejatuhan dan aliran, dan kedua faktor ini menentukan kapasiti atau kuasa terpasang loji hidroelektrik. Kapasiti terpasang menentukan jenis turbin, empangan dan takungan.

Menurut laporan Agensi Tenaga Elektrik Nasional (Aneel), Pusat Rujukan Nasional untuk Tumbuhan Hidroelektrik Kecil (Cerpch, dari Universiti Persekutuan Itajubá - Unifei) mendefinisikan ketinggian air terjun serendah (hingga 15 meter), sederhana ( 15 hingga 150 meter) dan tinggi (lebih besar daripada 150 meter). Walau bagaimanapun, langkah-langkah ini tidak sesuai. Saiz loji juga menentukan ukuran rangkaian pengedaran yang akan mengambil elektrik yang dihasilkan kepada pengguna. Semakin besar tanaman, semakin besar kecenderungan untuk berada jauh dari pusat bandar. Ini memerlukan pembinaan saluran penghantaran besar yang sering merentasi keadaan dan menyebabkan kehilangan tenaga.

Bagaimana loji hidroelektrik berfungsi?

Untuk pengeluaran tenaga hidroelektrik, perlu menggabungkan aliran sungai, perbezaan medan (semula jadi atau tidak) dan jumlah air yang ada.

Sistem loji hidroelektrik terdiri daripada:

Empangan

Tujuan empangan adalah untuk mengganggu kitaran semula jadi sungai, mewujudkan takungan air. Waduk ini mempunyai fungsi lain selain menyimpan air, seperti menciptakan jurang air, menangkap air dalam jumlah yang mencukupi untuk pengeluaran tenaga dan mengatur aliran sungai dalam periode hujan dan kekeringan.

Sistem pengambilan air (penambahan)

Terdiri daripada terowong, saluran dan saluran logam yang membawa air ke pusat kuasa.

Rumah Kuasa

Di bahagian sistem ini terdapat turbin yang disambungkan ke penjana. Pergerakan turbin menukar tenaga kinetik pergerakan air menjadi tenaga elektrik melalui penjana.

Terdapat beberapa jenis turbin, dengan pelton, kaplan, francis dan mentol menjadi yang utama. Turbin yang paling sesuai untuk setiap loji hidroelektrik bergantung pada ketinggian dan aliran penurunan. Contohnya: mentol digunakan di loji-loji kilang kerana ia tidak memerlukan kewujudan takungan dan ditunjukkan untuk penurunan dan kadar aliran tinggi.

Saluran melarikan diri

Setelah melalui turbin, air dikembalikan ke dasar sungai melalui saluran pelarian.

Saluran pelarian terletak di antara pusat kuasa dan sungai dan ukurannya bergantung pada ukuran pusat kuasa dan sungai.

Jalan Spillway

Limpahan air membolehkan air keluar setiap kali paras takungan melebihi had yang disyorkan. Ini biasanya berlaku pada waktu hujan.

Spillway dibuka apabila pengeluaran elektrik terganggu kerana paras air di atas paras ideal; atau untuk mengelakkan limpahan dan, akibatnya, banjir di sekitar kilang, yang mungkin berlaku pada waktu hujan.

Kesan sosio-persekitaran yang disebabkan oleh penanaman loji hidroelektrik

Loji hidroelektrik pertama dibina pada akhir abad ke-19 di hamparan Air Terjun Niagara, antara Amerika Syarikat dan Kanada, ketika arang batu merupakan bahan bakar utama dan minyak belum banyak digunakan. Sebelum itu, tenaga hidraulik hanya digunakan sebagai tenaga mekanikal.

Walaupun tenaga hidroelektrik menjadi sumber tenaga yang boleh diperbaharui, laporan Aneel menunjukkan bahawa penyertaannya dalam matriks elektrik dunia adalah kecil dan semakin kecil. Kekurangan minat yang meningkat akan menjadi akibat dari luaran negatif yang timbul dari pelaksanaan projek sebesar ini.

Kesan negatif dari penanaman projek hidroelektrik besar adalah perubahan cara hidup penduduk yang tinggal di rantau ini, atau di sekitar tempat di mana kilang akan ditanam. Penting juga untuk ditekankan bahawa komuniti ini sering merupakan kumpulan manusia yang dikenal sebagai populasi tradisional (masyarakat pribumi, quilombolas, komuniti tepi sungai Amazon dan lain-lain), yang kelangsungan hidupnya bergantung pada penggunaan sumber-sumber dari tempat mereka tinggal, dan yang mempunyai hubungan dengan wilayah susunan budaya.

Adakah kuasa hidro bersih?

Walaupun dianggap oleh banyak orang sebagai sumber tenaga "bersih" kerana tidak terkait dengan pembakaran bahan bakar fosil, penjanaan tenaga hidroelektrik menyumbang kepada pelepasan karbon dioksida dan metana, dua gas yang berpotensi menyebabkan pemanasan global.

Pelepasan karbon dioksida (CO2) disebabkan oleh penguraian pokok yang berada di atas permukaan air takungan, dan pelepasan metana (CH4) berlaku oleh penguraian bahan organik yang terdapat di dasar takungan. Apabila tiang air meningkat, kepekatan metana (CH4) juga meningkat. Apabila air mencapai turbin tumbuhan, perbezaan tekanan menyebabkan pelepasan metana ke atmosfera. Metana juga dilepaskan ke jalur air melalui limpahan tanaman, ketika, selain perubahan tekanan dan suhu, air disemprotkan secara tetes.

CO2 dilepaskan oleh penguraian pokok mati di atas air. Tidak seperti metana, hanya sebahagian CO2 yang dipancarkan dianggap berdampak, kerana sebahagian besar CO2 dibatalkan dengan cara penyerapan yang berlaku di takungan. Oleh kerana metana tidak dimasukkan ke dalam proses fotosintesis (walaupun perlahan-lahan dapat diubah menjadi karbon dioksida) ia dianggap lebih memberi kesan kepada kesan rumah hijau, dalam hal ini.

Projek Balcar (Pelepasan Gas Rumah Kaca di Takungan Tanaman Hidroelektrik) dibuat untuk menyiasat sumbangan takungan buatan terhadap peningkatan kesan rumah hijau melalui pelepasan karbon dioksida dan metana. Kajian pertama projek ini dilakukan pada tahun 90-an, di takungan di wilayah Amazon: Balbina, Tucuruí dan Samuel. Kawasan Amazon difokuskan pada kajian kerana dicirikan oleh penutup vegetasi yang besar, dan oleh itu, potensi yang lebih besar untuk pelepasan gas dengan penguraian bahan organik. Selepas itu, pada akhir tahun 1990-an, projek ini juga merangkumi Miranda, Tres Marias, Segredo, Xingo dan Barra Bonita.

Menurut artikel bahawa Dr. Philip M. Fearnside, dari Amazon Research Institute, menerbitkan pelepasan gas di Tucuruí Plant, pada tahun 1990, pelepasan gas rumah kaca (CO2 dan CH4) dari kilang tersebut berbeza antara 7 juta dan 10 juta tan pada tahun itu. Penulis membuat perbandingan dengan kota São Paulo, yang mengeluarkan 53 juta tan CO2 dari bahan bakar fosil pada tahun yang sama. Dengan kata lain, hanya Tucuruí yang bertanggung jawab atas pelepasan yang setara dengan 13% hingga 18% pelepasan gas rumah kaca di kota São Paulo, nilai penting bagi sumber tenaga yang dianggap telah lama "bebas pelepasan". Dipercayai bahawa, seiring berjalannya waktu, bahan organik akan mengalami penguraian lengkap dan, sebagai akibatnya, ia akan berhenti mengeluarkan gas-gas ini. Walau bagaimanapun,kajian oleh kumpulan Balcar telah menunjukkan bahawa proses pengeluaran gas disalurkan melalui kedatangan bahan organik baru yang dibawa oleh sungai dan hujan.

Kehilangan spesies tumbuhan dan haiwan

Terutama di wilayah Amazon, yang mempunyai keanekaragaman hayati yang tinggi, terdapat kematian organisma yang tidak dapat dielakkan dari flora tempat di mana takungan terbentuk. Bagi haiwan, walaupun perencanaan menyeluruh dilakukan dalam usaha membuang organisma, tidak dapat dijamin bahawa semua organisma yang membentuk ekosistem akan diselamatkan. Di samping itu, empangan tersebut membebankan perubahan di habitat sekitarnya.

Kehilangan tanah

Tanah di kawasan banjir akan menjadi tidak dapat digunakan untuk tujuan lain. Ini menjadi isu utama, terutama di kawasan yang rata-rata rata, seperti wilayah Amazon itu sendiri. Oleh kerana kuasa kilang ini diberikan oleh hubungan antara aliran sungai dan ketidakseragaman tanah, jika tanah tersebut memiliki kerataan yang rendah, jumlah air yang lebih besar harus disimpan, yang menyiratkan kawasan takungan yang luas.

Perubahan dalam geometri hidraulik sungai

Sungai cenderung mempunyai keseimbangan dinamik antara debit, kelajuan air rata-rata, muatan sedimen dan morfologi dasar. Pembinaan takungan mempengaruhi keseimbangan ini dan, akibatnya, menyebabkan perubahan susunan hidrologi dan sedimen, tidak hanya di kawasan empangan, tetapi juga di kawasan sekitarnya dan di dasar di bawah empangan.

Kapasiti nominal x kuantiti sebenar yang dihasilkan

Isu lain yang harus dibangkitkan ialah terdapat perbezaan antara kapasiti pemasangan nominal dan jumlah tenaga elektrik sebenar yang dihasilkan oleh kilang. Jumlah tenaga yang dihasilkan bergantung pada aliran sungai.

Oleh itu, tidak ada gunanya memasang sistem yang berpotensi menghasilkan lebih banyak tenaga daripada yang dapat diberikan oleh aliran sungai, seperti yang terjadi pada loji hidroelektrik Balbina, yang dipasang di sungai Uatumã.

Kekuatan kuat kilang

Perkara penting lain yang perlu diambil kira adalah konsep kekuatan syarikat. Menurut Aneel, kekuatan tegas kilang adalah penghasilan tenaga berterusan maksimum yang dapat diperoleh, mengingat urutan terkering yang tercatat dalam sejarah aliran sungai di mana ia dipasang sebagai pangkalan. Isu ini cenderung menjadi semakin penting dalam menghadapi musim kemarau yang semakin kerap dan teruk.

Tenaga hidroelektrik di Brazil

Brazil adalah negara yang mempunyai potensi hidroelektrik terbesar di dunia. Sehingga 70% daripadanya tertumpu di lembangan Amazonas dan Tocantins / Araguaia. Loji hidroelektrik besar Brazil yang pertama dibina ialah Paulo Afonso I, pada tahun 1949, di Bahia, dengan kuasa yang setara dengan 180 MW. Pada masa ini, Paulo Afonso I adalah sebahagian dari kompleks hidroelektrik Paulo Afonso, yang terdiri daripada empat kilang.

Balbina

Loji hidroelektrik Balbina dibina di Sungai Uatumã, di Amazonas. Balbina dibina untuk memenuhi permintaan tenaga Manaus. Ramalan itu adalah untuk pemasangan kapasiti 250 MW, melalui lima penjana, dengan kuasa masing-masing 50 MW. Walau bagaimanapun, aliran Sungai Uatumã memberikan pengeluaran tenaga tahunan rata-rata yang jauh lebih rendah, sekitar 112.2 MW, di mana hanya 64 MW yang dapat dianggap sebagai kuasa tegas. Memandangkan terdapat kerugian sekitar 2.5% semasa penghantaran elektrik dari loji ke pusat pengguna, hanya 109,4 MW (62,4 MW dalam kekuatan tegas). Nilai jauh di bawah kapasiti nominal 250 MW.

Itaipu

Loji hidroelektrik Itaipu dianggap sebagai kilang kedua terbesar di dunia, dengan kapasiti terpasang 14 ribu MW, dan yang kedua setelah Tres Gorges, di China dengan 18.2 ribu MW. Dibangun di Sungai Paraná dan terletak di perbatasan antara Brazil dan Paraguay, ini adalah kilang binasional, kerana milik kedua negara. Tenaga yang dihasilkan oleh Itaipu yang membekalkan Brazil sepadan dengan separuh daripada jumlah tenaga (7 ribu MW) yang setara dengan 16.8% tenaga yang digunakan di Brazil, dan separuh lagi tenaga digunakan oleh Paraguay dan sepadan dengan 75% Penggunaan tenaga Paraguay.

Tucuruí

Loji Tucuruí dibina di Sungai Tocantins, di Pará dan mempunyai kapasiti terpasang setara dengan 8,370 MW.

Belo Monte

Loji hidroelektrik Belo Monte, yang terletak di perbandaran Altamira, barat daya Pará dan diresmikan oleh Presiden Dilma Roussef, dibangun di Sungai Xingu. Loji ini adalah loji hidroelektrik terbesar 100% nasional dan ketiga terbesar di dunia. Dengan kapasiti terpasang 11,233.1 Megawatt (MW). Ini bermakna muatan yang mencukupi untuk melayani 60 juta orang di 17 negeri, yang mewakili sekitar 40% penggunaan kediaman di seluruh negara. Kapasiti pengeluaran terpasang yang setara adalah 11,000 MW, iaitu loji terbesar dalam tenaga terpasang negara itu, menggantikan kilang Tucuru sebagai kilang nasional 100% terbesar. Belo Monte juga merupakan loji hidroelektrik ketiga terbesar di dunia, di belakang Três Gargantas dan Itaipu.

Banyak isu berkisar pada pembinaan kilang Belo Monte. Meskipun merupakan kapasitas terpasang 11 ribu MW, menurut Kementerian Lingkungan Hidup, kekuatan kilang itu sepadan dengan 4,5 ribu MW, yaitu, hanya 40% dari total daya. Kerana dibina di wilayah Amazon, Belo Monte berpotensi mengeluarkan kepekatan metana dan karbon dioksida yang besar. Semua ini tanpa mengira kesan besar terhadap kehidupan penduduk tradisional dan kesan besar terhadap fauna dan flora. Faktor lain ialah pembinaannya memberi banyak manfaat kepada syarikat, bukan penduduk. Kira-kira 80% elektrik ditujukan untuk syarikat di Pusat-Selatan negara.

Kebolehlaksanaan

Walaupun terdapat kesan negatif terhadap sosioekonomi, tenaga hidroelektrik mempunyai kelebihan berbanding dengan sumber tenaga yang tidak boleh diperbaharui seperti bahan bakar fosil. Walaupun menyumbang kepada pelepasan metana dan sulfur dioksida, tanaman hidroelektrik tidak mengeluarkan atau melepaskan jenis gas toksik lain, seperti yang dikeluarkan oleh tanaman termoelektrik - sangat berbahaya bagi alam sekitar dan kesihatan manusia.

Walau bagaimanapun, kelemahan empangan hidroelektrik berbanding sumber tenaga boleh diperbaharui lain seperti tenaga suria dan angin, yang mengurangkan kesan persekitaran berbanding dengan kesan yang disebabkan oleh empangan, lebih jelas. Masalahnya masih daya maju teknologi baru. Alternatif untuk mengurangkan impak yang berkaitan dengan pengeluaran tenaga hidroelektrik adalah pembinaan loji hidroelektrik kecil, yang tidak memerlukan pembinaan takungan besar.

  • Apa itu tenaga suria, kelebihan dan kekurangan
  • Apakah tenaga angin?

Sebagai tambahan, empangan mempunyai jangka hayat sekitar 30 tahun, yang meragukan daya tahan jangka panjangnya.

Kajian "Tenaga hidro lestari pada abad ke-21", yang dilakukan oleh Michigan State University, menarik perhatian kepada fakta bahawa empangan hidroelektrik besar dapat menjadi sumber tenaga yang lebih mampan dalam menghadapi perubahan iklim.

Perlu mempertimbangkan kos sebenar tenaga hidroelektrik, bukan sahaja kos ekonomi dan infrastruktur, tetapi juga kos sosial, persekitaran dan budaya.


Original text


$config[zx-auto] not found$config[zx-overlay] not found