Гидроэлектроэнергия

Эту статью необходимо обновить . Причина указана: отчет МЭА 2021 https://www.iea.org/reports/hydropower-special-market-report. Пожалуйста, помогите обновить эту статью, чтобы отразить последние события или новую доступную информацию. ( Январь 2022 г. )

Гидроэлектроэнергия , или гидроэлектроэнергия , — это электроэнергия, вырабатываемая с помощью гидроэнергии (энергии воды). Гидроэнергетика поставляет 14% электроэнергии в мире , почти 4210 ТВт-ч в 2023 году, ^[1] что больше, чем все другие возобновляемые источники вместе взятые, а также больше, чем ядерная энергетика . ^[2] Гидроэнергетика может обеспечивать большие объемы электроэнергии с низким содержанием углерода по требованию, что делает ее ключевым элементом для создания безопасных и чистых систем электроснабжения. ^[2] Гидроэлектростанция, имеющая плотину и водохранилище, является гибким источником, поскольку количество вырабатываемой электроэнергии может быть увеличено или уменьшено за секунды или минуты в ответ на изменяющийся спрос на электроэнергию. После того, как гидроэлектростанция построена, она не производит прямых отходов и почти всегда выбрасывает значительно меньше парниковых газов , чем электростанции, работающие на ископаемом топливе . ^[3] Однако при строительстве в низинных районах тропических лесов , где часть леса затоплена, могут выделяться значительные объемы парниковых газов. ^[4]

Строительство гидроэнергетического комплекса может иметь значительные экологические последствия, в основном в виде потери пахотных земель и перемещения населения. ^{[5] [6]} Они также нарушают естественную экологию реки, влияя на среду обитания и экосистемы, а также на заиление и эрозию. Хотя плотины могут снизить риски наводнений, разрушение плотины может иметь катастрофические последствия.

В 2021 году глобальная установленная мощность гидроэнергетики достигла почти 1400 ГВт, что является самым высоким показателем среди всех технологий возобновляемой энергии. ^[7] Гидроэнергетика играет ведущую роль в таких странах, как Бразилия, Норвегия и Китай. ^[8] Но существуют географические ограничения и экологические проблемы. ^[9] Приливная энергия может использоваться в прибрежных регионах.

Китай добавил 24 ГВт в 2022 году, что составляет почти три четверти мировых приростов мощности гидроэнергетики. Европа добавила 2 ГВт, что является самым большим показателем для региона с 1990 года. Между тем, в глобальном масштабе выработка гидроэлектроэнергии увеличилась на 70 ТВт·ч (рост на 2%) в 2022 году и остается крупнейшим источником возобновляемой энергии, превосходя все другие технологии вместе взятые. ^[10]

Гидроэнергия использовалась с древних времен для помола муки и выполнения других задач. В конце 18 века гидравлическая энергия стала источником энергии, необходимым для начала промышленной революции . В середине 1700-х годов французский инженер Бернар Форест де Белидор опубликовал работу Architecture Hydraulique , в которой описал гидравлические машины с вертикальной и горизонтальной осью, а в 1771 году сочетание гидроэнергии , водяной рамы и непрерывного производства Ричарда Аркрайта сыграло значительную роль в развитии фабричной системы с современными методами трудоустройства. ^[12] В 1840-х годах были разработаны гидравлические сети для генерации и передачи гидроэнергии конечным пользователям.

К концу 19 века был разработан электрический генератор , который теперь мог быть соединен с гидравликой. ^[13] Растущий спрос, вызванный промышленной революцией, также стимулировал развитие. ^[14] В 1878 году первая в мире гидроэлектростанция была разработана в Крэгсайде в Нортумберленде , Англия, Уильямом Армстронгом . Она использовалась для питания одной дуговой лампы в его художественной галерее. ^[15] Старая электростанция Schoelkopf № 1 , США, недалеко от Ниагарского водопада , начала вырабатывать электроэнергию в 1881 году. Первая гидроэлектростанция Эдисона , Vulcan Street Plant , начала работать 30 сентября 1882 года в Эпплтоне, штат Висконсин , с выходной мощностью около 12,5 киловатт. ^[16] К 1886 году в Соединенных Штатах и ​​Канаде было 45 гидроэлектростанций; а к 1889 году только в Соединенных Штатах их было 200. ^[13]

В начале 20-го века многие небольшие гидроэлектростанции строились коммерческими компаниями в горах недалеко от мегаполисов. В 1925 году в Гренобле (Франция) прошла Международная выставка гидроэнергетики и туризма , на которой побывало более миллиона посетителей. К 1920 году, когда 40% электроэнергии, производимой в Соединенных Штатах, приходилось на гидроэлектростанции, был принят Федеральный закон об энергетике . Закон создал Федеральную энергетическую комиссию для регулирования гидроэлектростанций на федеральных землях и в воде. По мере того, как электростанции становились крупнее, их плотины приобретали дополнительные цели, включая борьбу с наводнениями , орошение и навигацию . Для крупномасштабного развития стало необходимым федеральное финансирование, и были созданы федеральные корпорации, такие как Tennessee Valley Authority (1933) и Bonneville Power Administration (1937). ^[14] Кроме того, Бюро мелиорации , которое начало серию проектов по ирригации на западе США в начале 20-го века, теперь строило крупные гидроэлектростанции, такие как плотина Гувера 1928 года . ^[17] Инженерный корпус армии США также принимал участие в развитии гидроэлектростанций, завершив строительство плотины Бонневиль в 1937 году и получив признание Закона о борьбе с наводнениями 1936 года в качестве главного федерального агентства по борьбе с наводнениями. ^[18]

Гидроэлектростанции продолжали увеличиваться в течение всего XX века. Гидроэнергетику называли «белым углем». ^[19] Первоначальная электростанция плотины Гувера мощностью 1345 МВт была крупнейшей в мире гидроэлектростанцией в 1936 году; ее затмила плотина Гранд-Кули мощностью 6809 МВт в 1942 году. ^[20] Плотина Итайпу открылась в 1984 году в Южной Америке как крупнейшая, производя 14 ГВт , но была превзойдена в 2008 году плотиной Три ущелья в Китае с мощностью 22,5 ГВт . Гидроэлектроэнергия в конечном итоге будет поставлять в некоторые страны, включая Норвегию , Демократическую Республику Конго , Парагвай и Бразилию , более 85% их электроэнергии.

В 2021 году Международное энергетическое агентство (МЭА) заявило, что необходимы дополнительные усилия для ограничения изменения климата . ^[21] Некоторые страны высоко развили свой гидроэнергетический потенциал и имеют очень мало возможностей для роста: Швейцария производит 88% своего потенциала, а Мексика — 80%. ^[22] В 2022 году МЭА опубликовало прогноз основного сценария в 141 ГВт, вырабатываемых гидроэнергетикой в ​​течение 2022–2027 годов, что немного ниже уровня развертывания, достигнутого в 2017–2022 годах. Поскольку экологические разрешения и сроки строительства длительны, они оценивают, что гидроэнергетический потенциал останется ограниченным, и только дополнительные 40 ГВт считаются возможными в ускоренном сценарии. ^[7]

В 2021 году МЭА заявило, что потребуются масштабные модернизационные работы. ^{[2] : 67}

Большая часть гидроэлектроэнергии вырабатывается за счет потенциальной энергии запруженной воды , которая приводит в движение водяную турбину и генератор . Мощность, извлекаемая из воды, зависит от объема и разницы в высоте между источником и стоком воды. Эта разница в высоте называется напором . Большая труба (« шлюз ») доставляет воду из водохранилища к турбине. ^[23]

Этот метод производит электроэнергию для обеспечения высоких пиковых потребностей путем перемещения воды между резервуарами на разных высотах. В периоды низкого спроса на электроэнергию избыточная генерирующая мощность используется для перекачки воды в более высокий резервуар, тем самым обеспечивая ответ со стороны спроса . ^[2] Когда спрос становится больше, вода сбрасывается обратно в нижний резервуар через турбину. В 2021 году схемы гидроаккумулирования обеспечили почти 85% из 190 ГВт мирового энергохранилища ^[2] и улучшили суточный коэффициент мощности системы генерации. Гидроаккумулирование не является источником энергии и отображается в листингах как отрицательное число. ^[24]

Русловые гидроэлектростанции — это станции с небольшой или нулевой емкостью водохранилища, так что только вода, поступающая из верховья, доступна для генерации в этот момент, и любой избыток должен пройти неиспользованным. Постоянный запас воды из озера или существующего водохранилища выше по течению является существенным преимуществом при выборе мест для русловых гидроэлектростанций. ^[25]

Приливная электростанция использует ежедневный подъем и падение уровня океанской воды из-за приливов; такие источники весьма предсказуемы, и если условия позволяют построить водохранилища, их также можно направлять на выработку электроэнергии в периоды высокого спроса. Менее распространенные типы гидроэлектростанций используют кинетическую энергию воды или незапруженные источники, такие как подтопленные водяные колеса . Приливная энергия жизнеспособна в относительно небольшом количестве мест по всему миру. ^[26]

Классификация гидроэлектростанций начинается с двух высших категорий: ^[27]

• малые гидроэлектростанции (МГЭС) и
• крупные гидроэлектростанции (КБЭ).

Классификация станции как SHP или LHP в первую очередь основана на ее паспортной мощности , пороговое значение варьируется в зависимости от страны, но в любом случае станция мощностью 50 МВт и более считается LHP. ^[28] Например, для Китая мощность SHP составляет менее 25 МВт, для Индии — менее 15 МВт, для большей части Европы — менее 10 МВт. ^[29]

Категории SHP и LHP далее подразделяются на множество подкатегорий, которые не являются взаимоисключающими. ^[28] Например, низконапорная гидроэлектростанция с гидростатическим напором от нескольких метров до нескольких десятков метров может быть классифицирована как SHP или LHP. ^[30] Другое различие между SHP и LHP заключается в степени регулирования расхода воды: типичная SHP в основном использует естественный сброс воды с очень небольшим регулированием по сравнению с LHP. Поэтому термин SHP часто используется как синоним для русловой электростанции . ^[28]

Крупнейшими производителями электроэнергии в мире являются гидроэлектростанции, при этом некоторые гидроэлектростанции способны вырабатывать более чем в два раза больше установленной мощности крупнейших в настоящее время атомных электростанций .

Хотя официального определения диапазона мощности крупных гидроэлектростанций не существует, объекты мощностью свыше нескольких сотен мегаватт обычно считаются крупными гидроэлектростанциями.

В настоящее время в мире эксплуатируется только семь объектов мощностью более 10 ГВт ( 10 000 МВт ^{), см. таблицу ниже. [31]}

Классифицировать	Станция	Страна	Расположение	Мощность ( МВт )
1.	Плотина Три ущелья	Китай	30°49′15″ с.ш. 111°00′08″ в.д. / 30,82083° с.ш. 111,00222° в.д. / 30,82083; 111,00222 (плотина Три ущелья)	22,500
2.	Плотина Байхэтань	Китай	27°13′23″ с.ш. 102°54′11″ в.д. / 27.22306° с.ш. 102.90306° в.д. / 27.22306; 102.90306 (плотина Три ущелья)	16,000
3.	Плотина Итайпу	Бразилия Парагвай	25 ° 24'31 "ю.ш. 54 ° 35'21" з.д.  /  25,40861 ° ю.ш. 54,58917 ° з.д.  / -25,40861; -54,58917 ( Плотина Итайпу )	14,000
4.	Плотина Силуоду	Китай	28 ° 15'35 "N 103 ° 38'58" E  /  28,25972 ° N 103,64944 ° E  / 28,25972; 103,64944 ( Плотина Ксилуоду )	13,860
5.	Плотина Бело-Монте	Бразилия	03 ° 06'57 "ю.ш. 51 ° 47'45" з.д.  / 3,11583 ° ю.ш. 51,79583 ° з.д.  / -3,11583; -51,79583 ( Плотина Белу-Монте )	11,233
6.	Плотина Гури	Венесуэла	07 ° 45'59 "с.ш. 62 ° 59'57" з.д.  / 7,76639 ° с.ш. 62,99917 ° з.д.  / 7,76639; -62,99917 ( Плотина Гури )	10,235
7.	Плотина Удундэ	Китай	26°20′2″с.ш. 102°37′48″в.д. / 26.33389°с.ш. 102.63000°в.д. / 26.33389; 102.63000 (плотина Три ущелья)	10,200

Панорамный вид на плотину Итайпу , с водосбросами (закрытыми на момент фото) слева. В 1994 году Американское общество инженеров-строителей выбрало плотину Итайпу одним из семи чудес современного мира . ^[32]

Малая гидроэлектростанция — это гидроэлектростанция в масштабе, обслуживающем небольшое сообщество или промышленное предприятие. Определение проекта малой гидроэлектростанции варьируется, но генерирующая мощность до 10 мегаватт (МВт) обычно принимается как верхний предел. Это может быть растянуто до 25 МВт и 30 МВт в Канаде и Соединенных Штатах. ^{[33] [34]}

Малые гидроэлектростанции могут быть подключены к обычным электрическим распределительным сетям в качестве источника недорогой возобновляемой энергии. В качестве альтернативы, малые гидроэлектростанции могут быть построены в изолированных районах, которые было бы неэкономично обслуживать от сети, или в районах, где нет национальной электрической распределительной сети. Поскольку малые гидроэлектростанции обычно имеют минимальные водохранилища и гражданские строительные работы, они рассматриваются как имеющие относительно низкое воздействие на окружающую среду по сравнению с крупными гидроэлектростанциями. Это уменьшенное воздействие на окружающую среду в значительной степени зависит от баланса между потоком воды и выработкой электроэнергии. ^{[ необходима цитата ]}

Микрогидро означает гидроэлектростанции , которые обычно вырабатывают до 100 кВт электроэнергии. Эти установки могут обеспечивать электроэнергией изолированный дом или небольшое сообщество, или иногда подключаются к электрическим сетям. По всему миру существует множество таких установок, особенно в развивающихся странах, поскольку они могут обеспечить экономичный источник энергии без покупки топлива. ^[35] Микрогидросистемы дополняют фотоэлектрические солнечные энергетические системы, поскольку во многих районах поток воды, а следовательно, и доступная гидроэнергия, наиболее высок зимой, когда солнечная энергия находится на минимуме.

Пико-гидро — это гидроэлектростанция мощностью менее 5 кВт . Она полезна в небольших отдаленных населенных пунктах, которым требуется лишь небольшое количество электроэнергии. Например, проект Pico Hydro мощностью 1,1 кВт от Intermediate Technology Development Group в Кении снабжает 57 домов очень небольшими электрическими нагрузками (например, пара лампочек и зарядное устройство для телефона или небольшой телевизор/радио). ^[36] Даже меньшие турбины мощностью 200–300 Вт могут обеспечивать электроэнергией несколько домов в развивающейся стране с перепадом всего 1 м (3 фута). Пико-гидроустановка обычно является русловой, что означает, что плотины не используются, а трубы отводят часть потока, сбрасывают его вниз по уклону и через турбину, прежде чем вернуть его в поток.

Подземная электростанция обычно используется на крупных объектах и ​​использует большой естественный перепад высот между двумя водными путями, такими как водопад или горное озеро. Строится туннель для подачи воды из высокого резервуара в генераторный зал, построенный в пещере около самой низкой точки водного туннеля, и горизонтальный отводящий канал, отводящий воду в нижний выходной водный путь.

Простая формула для приблизительного расчета выработки электроэнергии на гидроэлектростанции:

${\displaystyle P=-\eta \ ({\dot {m}}g\ \Delta h)=-\eta \ ((\rho {\dot {V}})\ g\ \Delta h)}$

где

• ${\displaystyle P}$это мощность (в ваттах )
• ${\displaystyle \эта}$( eta ) — коэффициент эффективности (безразмерный скалярный коэффициент, изменяющийся от 0 для полной неэффективности до 1 для полной эффективности).
• ${\displaystyle \ро}$( rho ) — плотность воды (~1000  кг / м ³ )
• ${\displaystyle {\точка {V}}}$объемный расход (в м ³ /с)
• ${\displaystyle {\точка {м}}}$массовый расход (в кг/с)
• ${\displaystyle \Дельта h}$( Дельта h) — изменение высоты (в метрах )
• ${\displaystyle г}$ускорение свободного падения (9,8 м/с ² )

Эффективность часто выше (то есть ближе к 1) при использовании более крупных и современных турбин. Годовое производство электроэнергии зависит от доступного водоснабжения. В некоторых установках расход воды может изменяться в соотношении 10:1 в течение года. ^{[ необходима цитата ]}

Гидроэнергетика является гибким источником электроэнергии, поскольку станции могут очень быстро наращиваться и снижаться, чтобы адаптироваться к изменяющимся потребностям в энергии. ^[31] Гидротурбины имеют время запуска порядка нескольких минут. ^[37] Хотя питание от аккумуляторов быстрее, их мощность мала по сравнению с гидроэлектростанциями. ^[2] Требуется менее 10 минут, чтобы вывести большинство гидроагрегатов из холодного пуска до полной нагрузки; это быстрее, чем у атомной и почти всей энергетики на ископаемом топливе. ^[38] Выработка электроэнергии также может быть быстро уменьшена, когда есть избыток выработки электроэнергии. ^[39] Следовательно, ограниченная мощность гидроагрегатов обычно не используется для выработки базовой электроэнергии, за исключением освобождения паводкового бассейна или удовлетворения потребностей ниже по течению. ^[40] Вместо этого она может служить резервом для негидрогенераторов. ^[39]

Главным преимуществом обычных гидроэлектростанций с водохранилищами является их способность хранить воду по низкой стоимости для последующей отправки в качестве высококачественной чистой электроэнергии. В 2021 году МЭА подсчитало, что «водохранилища всех существующих обычных гидроэлектростанций вместе взятые могут хранить в общей сложности 1500 тераватт-часов (ТВт·ч) электроэнергии за один полный цикл», что «примерно в 170 раз больше энергии, чем у мирового парка гидроаккумулирующих электростанций». ^[2] Ожидается, что емкость аккумуляторных батарей не превзойдет емкость гидроаккумулирующих электростанций в 2020-х годах. ^[2] При использовании в качестве пиковой мощности для удовлетворения спроса гидроэлектроэнергия имеет более высокую ценность, чем мощность базовой нагрузки , и гораздо более высокую ценность по сравнению с прерывистыми источниками энергии, такими как ветер и солнце.

Гидроэлектростанции имеют длительный срок эксплуатации, некоторые станции все еще находятся в эксплуатации спустя 50–100 лет. ^[41] Эксплуатационные затраты на рабочую силу также обычно низкие, поскольку станции автоматизированы и на площадке во время нормальной работы находится небольшое количество персонала.

Если плотина служит нескольким целям, гидроэлектростанция может быть добавлена ​​с относительно низкой стоимостью строительства, обеспечивая полезный поток доходов для компенсации расходов на эксплуатацию плотины. Было подсчитано, что продажа электроэнергии с плотины Three Gorges покроет расходы на строительство после 5-8 лет полной генерации. ^[42] Однако некоторые данные показывают, что в большинстве стран крупные плотины гидроэлектростанций будут слишком дорогими и их строительство займет слишком много времени, чтобы обеспечить положительную прибыль с поправкой на риск, если не будут приняты соответствующие меры по управлению рисками. ^[43]

В то время как многие гидроэлектростанции снабжают общественные электросети, некоторые создаются для обслуживания конкретных промышленных предприятий. Специализированные гидроэлектростанции часто строятся для обеспечения значительных объемов электроэнергии, необходимых , например, для электролитических заводов алюминия . Плотина Гранд-Кули перешла на поддержку алюминия Alcoa в Беллингхэме, штат Вашингтон , США, для американских самолетов времен Второй мировой войны , прежде чем ей было разрешено обеспечивать орошение и электроэнергию для граждан (в дополнение к электроэнергии для производства алюминия) после войны. В Суринаме водохранилище Брокопондо было построено для обеспечения электроэнергией алюминиевой промышленности Alcoa . Электростанция Манапури в Новой Зеландии была построена для подачи электроэнергии на алюминиевый завод в Тивай-Пойнт .

Поскольку плотины гидроэлектростанций не используют топливо, производство электроэнергии не производит углекислый газ . Хотя углекислый газ изначально производится во время строительства проекта, а некоторое количество метана ежегодно выделяется водохранилищами, гидроэнергетика имеет один из самых низких показателей выбросов парниковых газов за весь жизненный цикл для производства электроэнергии. ^[44] Низкое воздействие парниковых газов гидроэнергетики особенно заметно в умеренном климате . Более сильное воздействие выбросов парниковых газов наблюдается в тропических регионах, поскольку водохранилища электростанций в тропических регионах производят большее количество метана , чем в умеренных зонах. ^[45]

Как и другие источники неископаемого топлива, гидроэнергетика не производит выбросов диоксида серы, оксидов азота и других твердых частиц.

Водохранилища, созданные гидроэлектростанциями, часто предоставляют возможности для водных видов спорта и сами становятся туристическими достопримечательностями. В некоторых странах аквакультура в водохранилищах является обычным явлением. Многоцелевые плотины, установленные для орошения, поддерживают сельское хозяйство относительно постоянным водоснабжением. Крупные гидроплотины могут контролировать наводнения, которые в противном случае повлияли бы на людей, живущих ниже по течению от проекта. ^[46] Управление плотинами, которые также используются для других целей, таких как орошение , является сложным. ^[2]

В 2021 году МЭА призвало к «надежным стандартам устойчивого развития для всех видов развития гидроэнергетики с оптимизированными правилами и нормами» ^{[2] .}

Крупные водохранилища, связанные с традиционными гидроэлектростанциями, приводят к затоплению обширных территорий выше по течению от плотин, иногда уничтожая биологически богатые и продуктивные леса низменностей и речных долин, болота и луга. Строительство плотин прерывает течение рек и может нанести вред местным экосистемам, а строительство крупных плотин и водохранилищ часто влечет за собой перемещение людей и диких животных. ^[31] Потеря земель часто усугубляется фрагментацией среды обитания окружающих территорий, вызванной водохранилищем. ^[47]

Гидроэлектростанции могут нарушать близлежащие водные экосистемы как выше, так и ниже по течению от места расположения станции. Выработка гидроэлектроэнергии изменяет окружающую среду реки ниже по течению. Вода, выходящая из турбины, обычно содержит очень мало взвешенных осадков, что может привести к размыву русла реки и потере берегов. ^[48] Турбины также убивают большую часть проходящей через них фауны, например, 70% угрей, проходящих через турбину, погибают немедленно. ^{[49] [50] [51]} Поскольку затворы турбин часто открываются с перерывами, наблюдаются быстрые или даже ежедневные колебания расхода реки. ^[52]

Засуха и сезонные изменения в количестве осадков могут серьезно ограничить гидроэнергетику. ^[2] Вода также может теряться из-за испарения. ^[53]

Когда вода течет, она имеет возможность переносить частицы, более тяжелые, чем она сама, вниз по течению. Это оказывает негативное влияние на плотины и впоследствии на их электростанции, особенно на те, что на реках или в пределах водосборных зон с высоким заиливанием. Заиливание может заполнить водохранилище и снизить его способность контролировать наводнения, а также вызвать дополнительное горизонтальное давление на верхнюю часть плотины. В конце концов, некоторые водохранилища могут заполниться осадком и стать бесполезными или переполниться во время наводнения и выйти из строя. ^{[54] [55]}

Изменения в объеме речного стока будут коррелировать с объемом энергии, вырабатываемой плотиной. Более низкие речные потоки уменьшат объем живого хранения в водохранилище, тем самым уменьшая объем воды, который может быть использован для гидроэлектроэнергии. Результатом уменьшения речного стока может стать нехватка электроэнергии в районах, которые в значительной степени зависят от гидроэлектроэнергии. Риск нехватки стока может увеличиться в результате изменения климата . ^[56] Одно исследование, проведенное на реке Колорадо в Соединенных Штатах, предполагает, что умеренные изменения климата, такие как повышение температуры на 2 градуса Цельсия, приводящее к снижению количества осадков на 10%, могут сократить речной сток до 40%. ^[56] Бразилия , в частности, уязвима из-за своей сильной зависимости от гидроэлектроэнергии, поскольку повышение температуры, снижение расхода воды и изменения в режиме осадков могут сократить общее производство энергии на 7% в год к концу столетия. ^[56]

Более низкие положительные воздействия наблюдаются в тропических регионах. В низинных районах тропических лесов , где необходимо затопление части леса, было отмечено, что водохранилища электростанций производят значительные объемы метана . ^[57] Это связано с тем, что растительный материал в затопленных районах разлагается в анаэробной среде и образует метан, парниковый газ . Согласно отчету Всемирной комиссии по плотинам , ^[58] там, где водохранилище велико по сравнению с генерирующей мощностью (менее 100 Вт на квадратный метр площади поверхности) и не проводилась расчистка лесов в этом районе до заполнения водохранилища, выбросы парниковых газов из водохранилища могут быть выше, чем у обычной тепловой электростанции, работающей на нефти. ^[59]

Однако в бореальных водоемах Канады и Северной Европы выбросы парниковых газов обычно составляют всего 2–8 % от любого вида обычной тепловой генерации на ископаемом топливе. Новый класс подводных лесозаготовительных операций, нацеленных на затопленные леса, может смягчить эффект распада лесов. ^[60]

Другим недостатком гидроэлектростанций является необходимость переселения людей, живущих в местах, где планируется строительство водохранилищ. В 2000 году Всемирная комиссия по плотинам подсчитала, что плотины физически переместили 40–80 миллионов человек по всему миру. ^[61]

Поскольку крупные традиционные плотинные гидросооружения сдерживают большие объемы воды, авария из-за некачественного строительства, стихийных бедствий или саботажа может иметь катастрофические последствия для поселений и инфраструктуры, расположенных ниже по течению.

Во время тайфуна Нина в 1975 году плотина Баньцяо в Южном Китае рухнула, когда за 24 часа выпало более годовой нормы осадков (см. Прорыв плотины Баньцяо в 1975 году ). В результате наводнения погибло 26 000 человек, а еще 145 000 человек пострадали от эпидемий. Миллионы людей остались без крова.

Создание плотины в геологически неподходящем месте может привести к катастрофам, таким как катастрофа 1963 года на плотине Вайонт в Италии, где погибло почти 2000 человек. ^[62]

Прорыв плотины Мальпассе в Фрежюсе на Лазурном берегу (южная Франция) произошел 2 декабря 1959 года, в результате чего погибло 423 человека в результате наводнения. ^[63]

Меньшие плотины и микрогидроэлектростанции создают меньший риск, но могут создавать постоянные опасности даже после вывода из эксплуатации. Например, небольшая земляная насыпь Келли Барнса рухнула в 1977 году, через двадцать лет после вывода из эксплуатации ее электростанции, что привело к гибели 39 человек. ^[64]

Этот раздел необходимо обновить . Причина указана: солнечные панели на водохранилищах, а также ссылка на Тасманию. Пожалуйста, помогите обновить эту статью, чтобы отразить недавние события или новую доступную информацию. ( Январь 2022 )

Гидроэлектроэнергия устраняет выбросы дымовых газов от сжигания ископаемого топлива , включая загрязняющие вещества, такие как диоксид серы , оксид азота , оксид углерода , пыль и ртуть в угле . Гидроэлектроэнергия также позволяет избежать опасностей, связанных с добычей угля , и косвенных последствий для здоровья от выбросов угля. В 2021 году МЭА заявило, что государственная энергетическая политика должна «учитывать стоимость многочисленных общественных выгод, предоставляемых гидроэлектростанциями». ^[2]

Ядерная энергетика относительно негибкая; хотя она может достаточно быстро сократить свою выработку. Поскольку стоимость ядерной энергетики определяется ее высокими затратами на инфраструктуру, стоимость за единицу энергии значительно возрастает при низком производстве. Из-за этого ядерная энергетика в основном используется для базовой нагрузки . В отличие от этого, гидроэлектроэнергия может поставлять пиковую мощность по гораздо более низкой цене. Таким образом, гидроэлектроэнергия часто используется в качестве дополнения к ядерным или другим источникам для отслеживания нагрузки . Примерами стран, где они объединены в соотношении, близком к 50/50, являются электросеть в Швейцарии , сектор электроэнергетики в Швеции и, в меньшей степени, Украина и сектор электроэнергетики в Финляндии .

Ветровая энергия подвержена предсказуемым изменениям в зависимости от сезона, но является прерывистой на ежедневной основе. Максимальная генерация ветра мало связана с пиковым ежедневным потреблением электроэнергии, ветер может быть пиковым ночью, когда энергия не нужна, или быть неподвижным в течение дня, когда спрос на электроэнергию самый высокий. Иногда погодные условия могут приводить к слабому ветру в течение нескольких дней или недель подряд, гидроэлектростанция, способная хранить недели выработки, полезна для балансировки генерации в сети. Пиковая энергия ветра может быть компенсирована минимальной гидроэнергией, а минимальный ветер может быть компенсирован максимальной гидроэнергией. Таким образом, легко регулируемый характер гидроэлектроэнергии используется для компенсации прерывистого характера энергии ветра. И наоборот, в некоторых случаях энергия ветра может использоваться для экономии воды для последующего использования в сухие сезоны.

Примером этого является торговля Норвегии со Швецией, Данией, Нидерландами, Германией и Великобританией. ^{[65] [66]} Норвегия на 98% состоит из гидроэлектростанций, в то время как ее соседи на равнине используют ветряную энергию. В районах, где нет гидроэлектростанций, насосное хранение выполняет аналогичную роль, но с гораздо более высокой стоимостью и на 20% более низкой эффективностью. ^{[ необходима цитата ]}

В 2022 году гидроэнергетика выработала 4289 ТВт·ч, 15% от общего объема электроэнергии и половину возобновляемых источников. Из общего объема в мире больше всего выработал Китай (30%), за ним следуют Бразилия (10%), Канада (9,2%), США (5,8%) и Россия (4,6%).

Парагвай производит почти всю свою электроэнергию за счет гидроэлектростанций и экспортирует гораздо больше, чем потребляет. ^[69] Более крупные электростанции, как правило, строятся и эксплуатируются национальными правительствами, поэтому большая часть мощностей (70%) находится в государственной собственности, несмотря на то, что по состоянию на 2021 год большинство электростанций (почти 70%) принадлежат частному сектору и эксплуатируются им. ^[2]

В следующей таблице приведены эти данные по каждой стране:

• общая выработка гидроэнергии в тераватт-часах ,
• процент выработки электроэнергии в этой стране, которая была произведена гидроэлектростанциями ,
• общая мощность гидроэлектростанций в гигаваттах ,
• процентный рост мощности гидроэлектростанций, и
• коэффициент использования гидроэнергетической мощности за этот год.

Данные взяты из Ember по состоянию на 2023 год, если не указано иное. ^[68] Включает только страны с более чем 1 ТВт·ч генерации. Ссылки для каждого местоположения ведут на соответствующую страницу гидроэнергетики, если она доступна.

Страна	Генерация (ТВт·ч)	% ген.	Капит. (ГВт)	% прироста капитализации	Кап. факт.
Мир	4183.41	14.2	1267.90	0,6	38%
Китай	1226.00	13.0	370.60	0,8	38%
Бразилия	428.65	60.4	109.90	0.1	50%
Канада	364.20	57,5	83.31	0.0	50%
Соединенные Штаты	233,96	5.5	86.66	0.0	31%
Россия	200,87	17.1	50.57	-1.6	45%
Индия	149.17	7.6	47.33	0.2	36%
Норвегия	135,96	88,5	34.40	0.4	45%
Вьетнам	80.90	29.3	22.64	0,5	41%
Япония	74.50	7.4	28.22	0.1	30%
Швеция	66.07	39.7	16.40	0.0	46%
Венесуэла (2022)	65.68	77,6	16.81	0.0	45%
Турция	63,72	19.9	31.78	0,7	23%
Колумбия	54.24	62,5	13.21	5.3	47%
Франция	53.19	10.4	24.14	-0,4	25%
Парагвай (2022)	43.87	99,7	8.81	0.0	57%
Австрия	39.79	59.4	14.71	-1.4	31%
Швейцария	39.00	54,8	15.28	1.4	29%
Италия	37.94	14.5	18.85	-0,4	23%
Пакистан	37.90	23.5	10.64	0.0	41%
Лаос (2022)	33.40	72.7	9.65	7.7	40%
Малайзия	31.51	16.8	6.21	0.0	58%
Перу	31.51	52.6	5.50	0.0	65%
Аргентина	29.90	20.4	10.39	0.0	33%
Эквадор	26.61	76.4	5.19	0.0	59%
Новая Зеландия	26.04	58.5	5.68	0.0	52%
Индонезия	24.59	7.0	6.78	1.3	41%
Чили	23.90	28.6	7.47	2.5	37%
Иран	22.65	5.9	11.68	1.6	22%
Мексика	20.40	5.8	13.30	0.0	18%
Испания	20.01	7.4	16.81	0.0	14%
Германия	19.47	3.9	5.74	2.1	39%
Таджикистан (2022)	18.66	89.4	5.76	0.3	37%
Румыния	18.30	32,5	6.57	0.0	32%
Замбия (2022)	17.09	87,8	3.17	17.0	62%
Мозамбик (2022)	15.49	81.4	2.19	0.0	81%
Австралия	15.26	5.6	8.44	9.5	21%
Финляндия	15.11	18.9	3.18	0.3	54%
Эфиопия (2022)	14.75	95,7	4.82	18.4	35%
Исландия (2022)	13.94	70.2	2.11	0.0	75%
Египет	13.82	6.3	2.83	0.0	56%
Северная Корея (2022)	12.82	57,5	4.89	0,6	30%
Ангола (2022)	12.64	74,6	3.73	0.0	39%
Сербия	12.19	32.0	2.49	0.0	56%
Киргизия (2022)	11.90	85,9	2.78	0.0	49%
Украина (2022)	11.10	9.9	4.82	0.0	26%
ДР Конго (2022)	11.00	99,6	2.93	12.3	43%
Судан (2022)	11.00	61,6	1.48	0.0	85%
Португалия	10.98	24,5	8.19	0.0	15%
Грузия	10.85	75,5	3.45	2.1	36%
Непал (2022)	9.67	98,5	2.20	11.7	50%
Мьянма	9.37	51.6	3.27	0.0	33%
Панама (2022)	9.24	69.2	1.84	1.7	57%
Филиппины	9.08	7.7	3.09	1.6	34%
Бутан (2022)	9.00	100.0	2.33	0.0	44%
Казахстан	8.79	7.8	2.90	3.2	35%
Коста-Рика	8.45	70,5	2.37	1.7	41%
Нигерия	8.28	20.4	2.85	32.6	33%
Хорватия	7.87	46.5	2.21	0.0	41%
Гана (2022)	7.50	33.3	1.58	0.0	54%
Албания (2022)	6.96	99.4	2.49	-0,8	32%
Таиланд	6.59	3.5	3.11	0.0	24%
Босния и Герцеговина	6.37	37.4	1.84	0.0	40%
Зимбабве (2022)	5.88	65,9	1.08	0.0	62%
Великобритания	5.19	1.8	2.19	0.0	27%
Шри-Ланка (2022)	5.11	29.4	1.83	1.7	32%
Гватемала (2022)	5.08	38.6	1.57	0.0	37%
Камерун (2022)	5.00	61,6	0,81	0.0	70%
Узбекистан (2022)	4.97	6.7	2.23	8.8	25%
Словения	4.96	32.6	1.16	-0,9	49%
Уганда (2022)	4.81	89.2	1.03	2.0	53%
Словакия	4.63	15.6	1.62	0.0	33%
Камбоджа (2022)	4.00	45.4	1.68	26.3	27%
Гондурас (2022)	4.00	33.3	0,91	7.1	50%
Тайвань	3.96	1.4	2.10	0.0	22%
Греция	3.87	7.8	3.43	0.3	13%
Латвия	3.80	60,8	1.57	-1.3	28%
Южная Корея	3.72	0,6	1.80	-0,6	24%
Уругвай	3.62	27.4	1.54	0.0	27%
Кот-д'Ивуар (2022)	3.35	30.1	0,88	0.0	43%
Болгария	3.11	7.8	2.53	0.0	14%
Танзания (2022)	2.82	31.3	0,60	1.7	54%
Кения	2.70	22.1	0,86	0.0	36%
Ирак (2022)	2.65	2.3	1.56	0.0	19%
Польша	2.38	1.4	0,98	0.0	28%
Чешская Республика	2.34	3.1	1.12	0.9	24%
Боливия	2.31	19.0	0,74	0.0	36%
Черногория	2.13	52.1	0,70	0.0	35%
Армения (2022)	2.00	22.8	1.35	0.0	17%
Гвинея (2022)	2.00	65,8	0,81	37.3	28%
ЮАР	1.69	0,7	0,75	0.0	26%
Северная Македония	1.65	23.5	0,70	0.0	27%
Сальвадор	1.62	21.8	0,57	0.0	32%
Азербайджан (2022)	1.60	5.5	1.16	0.0	16%
Мали (2022)	1.40	37.3	0,46	43,8	35%
Малави (2022)	1.05	77,8	0,39	0.0	31%
Доминиканская Республика (2022)	1.00	4.6	0,62	0.0	18%

This section needs expansion. You can help by adding to it. (January 2022)

Средневзвешенная стоимость капитала является основным фактором. ^[2]

• Курики, Албан; Юраш, Якуб (2022). «Распространение малых гидроэлектростанций и связь сохранения речных экосистем». Взаимодополняемость переменных возобновляемых источников энергии . Elsevier. doi : 10.1016/b978-0-323-85527-3.00027-3. ISBN 978-0-323-85527-3.

На Викискладе есть медиафайлы по теме «Гидроэлектроэнергия» .

• Коалиция за реформу гидроэнергетики
• Интерактивная демонстрация влияния плотин на реки Архивировано 25 июля 2019 г. на Wayback Machine
• Европейская ассоциация малой гидроэнергетики
• IEC TC 4: Гидравлические турбины (Международная электротехническая комиссия - Технический комитет 4) Портал IEC TC 4 с доступом к области действия, документам и веб-сайту TC 4 Архивировано 27.04.2015 на Wayback Machine