A vízenergia hasznosításának sajátosságai, vízerőművek, vízturbinák. A vízenergia is a napenergiából származtatható, nagy mennyiségben rendelkezésre álló és napjainkra a megújuló energiaforrások egyik legnagyobb mértékben hasznosított fajtája. Régóta használja az emberiség, mert kiszámítható, folyamatos és nagy energiák felhasználását teszi lehetővé. Több féle módon alkalmazzuk ma is. A felhasználását a technológia fejlődése egyre hatékonyabbá tette.
A vízenergia jellemzői
Az alapvetően napenergia-eredetű, ezért megújulónak tekinthető /víz-körforgás/ vízenergia felhasználása több ezer éves múlttal rendelkezik. A régészeti leletek alapján ismerünk 5000 éves öntözőrendszereket, de a vízkereket (tehát a vízenergia átalakítását mechanikai munkává) már biztosan használták a nagy ókori birodalmak (Egyiptom, Kína, India). Vízimalmokat működtettek a rómaiak és a görögök egyaránt.
A világban a vízenergia hasznosításának számos közismert és kevésbé ismert, de alkalmazott és jelenleg is kutatott módszere ismeretes:
Vízerőművek
- folyami erőmű, duzzasztással vagy anélkül
- árapály erőmű, egyutas-kétutas, egymedencés rendszerek
- árapály erőmű, összetett medencés
- árapály erőmű, víz alatti „szélerőmű"
Vízimalmok
Szivattyús energiatárolók
A világ villamos energia-termelésének kb. 20%-a vízenergiából származik, összesen kb.2030 TWh mennyiségben, ez a meglévő kapacitás többszáz-szorosa a szélerőműveknek.
Vízenergia Magyarországon
A hazánkban jelenleg műszakilag hasznosítható vízenergia-potenciált 1000 MW-ra becsülik, ez teljes kihasználtsággal kb. 25-27 PJ/év /7.000….7.500.GWh/év/ energiahozamot jelent. Ennek különböző okok miatt pillanatnyilag mintegy 5%-át hasznosítjuk, ez az összes villamos energia igénynek kevesebb, mint 1%-a. A készlet 72%-a ill. 720 MW a Dunára, 9%-a a Drávára jut, amelyből eddig hazai célra még semmit sem hasznosítottunk. A Tisza 10 %-ot ill. 100 MW-ot képvisel, amelyből a Tiszalöki és a Kiskörei vízerőművekben 11,5+28 = 39,5 MW-ot valósítottak meg. A Rába és a Hernád folyók együtt 5% ill. 50 MW potenciált jelentenek, amelyből több kisebb vízerőmű jelenleg együttesen 4,5 MW-ot hasznosít. A maradó 4%-on egyéb, szintén még ki nem használt lehetőségek osztoznak.
A kis vízerőművek (100 kW…25 MW) és törpe vízerőművek (100 kW alatti) vízgazdálkodási és energetikai célokat egyaránt szolgálnak. Környezetre káros hatásuk szinte nincs, létesítésük gyakran vízrendészeti szándékból vetődik fel. A kis teljesítmények miatt jelentőségük az országos villamosenergia-ellátásban nem nagy, de a helyi energiaellátásban hasznosak lehetnek.
A hasznosítható esés szempontjából a kis-, közepes és nagyesésű vízi erőműveket különböztethetünk meg.
H ≤ 15 m kis esésű,
15 m < H ≤ 50 m közepes esésű
H > 50 m nagy esésű erőműnek nevezzük.
A három típusnál a nyomócsatorna hossza, valamint az alkalmazott turbinatípus alapvetően eltérő. Az esés növekedésével a nyomócsatorna hossza és meredeksége jellegzetesen nő az eséssel.
Teljesítmény (P) szerint is osztályozhatjuk az erőműveket.
P ≤ 100 kW törpe
100 kW < P ≤ 10 MW kis
10 MW < P ≤ 100 MW közepes és
P > 100 MW nagy teljesítményű vízerőműről beszélünk.
Például a kiskörei vízerőmű a 12-15 MW teljesítőképességével a közepes kategóriába tartozik.
A vízenergia átalakítása mechanikai energiává a vízturbinákban történik. A legjellemzőbb turbinatípusok: Bánki Donát, Pelton, Francis, Kaplan, csőturbina.
Kistelepülési szinten is megfontolandó a vízenergia felhasználása, elsősorban az energiatárolás környezetbarát megoldására. Ha pl. egy megfelelő méretű természetes tároló kialakítása lehetséges, amit egyéb megújuló energiaforrás használatával feltöltünk, és az energiaigényeknek megfelelően engedünk le, akkor termelhetünk villamos energiát vagy a víz potenciális energiáját mechanikai munkává alakítva gépeket hajthatunk. Így akár ki is küszöbölhetjük egyéb energiatermelő berendezéseink völgyidőszakait. A görög Danoussa-szigeti és a tokaji megoldás esetében is ez történt.
15.09.2009