Vattenkraftverk: vad det är och hur det fungerar

Byggandet av en vattenkraftverk orsakar irreversibla sociala miljöeffekter

Vattenkraftverk

Dan Meyers på Unsplash-bild

Vattenkraftverket bildas av en uppsättning arbeten och utrustning som används för att producera elektrisk energi genom användning av den hydrauliska potential som finns i en flod. Denna styrka tillhandahålls av flodens flöde och av koncentrationen av den existerande ojämnheten längs dess förlopp, som kan vara naturlig eller byggd i form av dammar eller genom att avleda floden från dess naturliga bädd för att bilda reservoarer. Trots att en förnybar energikälla används för att generera elektricitet orsakar en vattenkraftverk irreversibla sociala och miljöpåverkan i regionen där den är installerad.

Vad är en vattenkraftverk?

Vattenkraftverket är ett ingenjörsarbete som använder vattenkraften för att producera el. Även känd som en vattenkraftverk eller vattenkraftverk, det är en stor struktur som utnyttjar förflyttningen av floder för att få el. Installationen av en vattenkraftverk kräver emellertid komplicerade tekniska arbeten som orsakar flera sociala miljöeffekter på platsen.

Hur fungerar en vattenkraftverk?

För att producera elektricitet i en vattenkraftverk är det nödvändigt att det finns en integration mellan flodens flöde, ojämnheter i terrängen och mängden tillgängligt vatten. Kortfattat kanaliseras vattnet som lagras i behållaren och leds till de stora turbinerna. Flödet av detta vatten får turbinerna att rotera och starta generatorerna som producerar elen.

Således sker en omvandling av mekanisk energi, från rörelse av vatten, till elektrisk energi. En gång omvandlad till elektrisk energi ökar transformatorerna spänningen för den energin, så att den kan färdas genom överföringsströmmar och nå anläggningar som behöver elektrisk energi.

Systemet för en vattenkraftverk består av:

Damm

Syftet med dammen är att avbryta flodens naturliga cykel och skapa en vattenreservoar. Förutom att lagra denna resurs skapar reservoaren vattengapet, fångar upp vatten i en tillräcklig volym för produktion av elektrisk energi och reglerar flödet av floder under perioder av regn och torka.

Vattenintagssystem (adduktion)

Detta system består av tunnlar, kanaler och metallrör som tar vattnet till kraftverket.

Kraftverk

Det är i denna del av systemet som turbinerna är placerade, anslutna till en generator. Detta instrument möjliggör förflyttning av turbinerna för att omvandla vattnets rörelseenergi till elektrisk energi. Det finns flera typer av turbiner, med pelton, kaplan, francis och bulb som de viktigaste. Den mest lämpliga turbinen för varje vattenkraftverk beror på höstens höjd och flodens flöde.

Flykanal

Efter att ha passerat turbinerna återförs vattnet till flodens naturliga bädd genom flyktkanalen. Flyktkanalen ligger mellan kraftverket och floden och dess storlek beror på storleken på kraftverket och floden i fråga.

Spillway

Utloppet gör att vatten kan släppa ut om behållarnivån överskrider de rekommenderade gränserna, vilket normalt inträffar under perioder med regn. Utloppet öppnas när elproduktionen försämras eftersom vattennivån ligger över idealnivån. eller för att undvika överflöd och översvämning runt växten, vanliga händelser under mycket regniga perioder.

Typer av vattenkraftverk

Run-of-river växt

För att undvika förluster som orsakats av byggandet av traditionella vattenkraftverk skapades avrinningsanläggningar, ett mer hållbart alternativ som inte använder stora vattenreservoarer, vilket minskar dammarnas struktur och översvämningens storlek. I den här modellen används strömmen av floderna för att generera energi utan att behöva lagra vatten.

Växter som Santo Antônio och Jirau vid floden Madeira och Belo Monte i Pará har sina strukturer baserade på flodkörningskonceptet. Även utan behov av stora reservoarer har dessa anläggningar en minimireserv för att garantera deras drift och stabilitet.

Trots att det har samhälleliga miljöfördelar minskar flödesanläggningen landets energisäkerhet. Detta beror på att i strukturer av långvarig torka kan dessa strukturer ta slut på vatten för att generera elektricitet, eftersom deras små reservoarer inte tillåter drift under långa perioder.

Enligt experter är ett alternativ för att kompensera den begränsade potentialen hos dessa anläggningar att investera i kompletterande källor. Således, i perioder då vattenkraftverk som drivs med låg kapacitet fungerar med låg kapacitet, kan energiproduktion genom vind- eller solkällor användas, vilket garanterar försörjning och balanserar effekterna som orsakas av var och en.

Växter med ackumuleringsreservoarer

Vattenkraftverk med ackumuleringsbehållare lagrar vatten och reglerar driften för att möta energibehovet. Lagringskapaciteten erhålls med hjälp av en damm som ligger uppströms anläggningen och beroende på dess kapacitet talar man om säsongsbunden, årlig och hyperårig reglering.

Vattenkraftverk i Brasilien

Brasilien är den tredje största vattenkraftproducenten i världen, efter Kanada och USA. Dessutom är det det tredje land med den största hydrauliska potentialen, bakom Ryssland och Kina. Cirka 90% av den el som produceras i Brasilien kommer från vattenkraftverk.

Det finns drygt 100 vattenkraftverk spridda över hela Brasilien. Bland dem sticker fem ut för sin förmåga att generera el:

  • Itaipu Binacional vattenkraftverk: ligger vid floden Paraná, täcker en del av delstaten Paraná och en del av Paraguay;
  • Belo Monte vattenkraftverk: belägen vid floden Xingu, i Pará;
  • Tucuruí vattenkraftverk: ligger vid floden Tocantins, också i delstaten Pará;
  • Jirau vattenkraftverk: ligger vid floden Madeira i Rondônia;
  • Santo Antônio vattenkraftverk: ligger vid floden Madeira, också i Rondônia.

Nyfikenheter

  • Den största vattenkraftverket i världen är Three Gorges Plant, som ligger i Kina;
  • American Society of Civil Engineers (ASCE) ansåg att Itaipu-anläggningen var en av de "sju underverk i den moderna världen". Det är den näst största vattenkraftverket i världen och producerar 20% av den brasilianska efterfrågan och 95% av den paraguayanska elbehovet.
  • Cirka 20% av den elektriska energi som produceras över hela världen kommer från vattenkraftverk.

Sociala miljöeffekter av en vattenkraftanläggning

Även om vattenkraft anses vara en förnybar energikälla påpekar Aneels rapport att dess deltagande i världens elektriska matris är litet och blir ännu mindre. En sådan växande brist på intresse skulle vara resultatet av negativa externa effekter till följd av genomförandet av projekt av denna storlek, enligt rapporten.

En av de negativa konsekvenserna av implementeringen av en vattenkraftverk är den förändring det orsakar i levnadssättet för de befolkningar som bor i regionen. Det är viktigt att notera att dessa samhällen ofta är mänskliga grupper som identifierats som traditionella befolkningar (ursprungsbefolkningar, quilombolas, Amazonas flodsamhällen och andra), vars överlevnad beror på användningen av resurser från den plats där de bor, särskilt från floder, och som har länkar kulturell ordning med territoriet.

Är den energi som genereras vid vattenkraftverket ren?

Trots att de anses vara en ren energikälla bidrar vattenkraftproduktion till utsläpp av koldioxid och metan, två gaser som intensifierar den globala uppvärmningen.

Utsläppen av koldioxid (CO2) beror på nedbrytningen av träd som förblir över vattennivån i behållarna, och frisättningen av metan (CH4) sker genom nedbrytning av organiskt material som finns i botten av behållaren. När vattenpelaren ökar ökar också koncentrationen av metan (CH4). När vattnet når anläggningens turbiner orsakar skillnaden i tryck frisättning av metan i atmosfären. Metan släpps också ut i vattenvägen genom anläggningens utsläpp, när vattnet, förutom förändringen i tryck och temperatur, sprutas i droppar.

Eftersom metan inte införlivas i fotosyntesprocesser anses det vara mer skadligt för den globala uppvärmningen jämfört med koldioxid. Detta beror på att en stor del av den emitterade koldioxiden neutraliseras genom absorptioner som förekommer i behållaren.

Skador på fauna och flora

De viktigaste effekterna av byggandet av en vattenkraftverk för den lokala fauna och flora är:

  • Förstörelse av naturlig vegetation;
  • Siltning av flodbädden;
  • Kollaps av barriärer;
  • Utrotning av fiskarter på grund av störningar i migrations- och reproduktionsprocesser (piracema);
  • Försurning av vatten när det område som ska användas för anläggningens behållare inte rengörs ordentligt.
  • Förlust av inhemsk akvatisk och markbunden flora och fauna;
  • Förekomst av seismiska aktiviteter på grund av vikten av vattnet på det underliggande steniga substratet;
  • Förändringar i reservoarvattnet relaterat till temperatur, syresättning (upplöst syre) och pH (förekomst av försurning);
  • Vattenförorening, förorening och införande av giftiga ämnen i behållarna genom flödet av bekämpningsmedel, herbicider och fungicider från befintliga plantager i det översvämmade området.
  • Introduktion av exotiska arter i reservoarerna, ur balans med vattensystemets ekosystem;
  • Avlägsnande av bergskogen;
  • Ökning av rovfiske, av yrkesfiskare eller fritidsaktiviteter.
  • Implementering av en fysisk barriär som förhindrar säsongsförflyttningar av arter och stör ekosystemets balans.
  • Minskning av kolbindning genom översvämmad vegetation, vilket bidrar till att öka växthuseffekten.

Jordförlust

Marken i det översvämmade området blir oanvändbar för andra ändamål. Detta blir en central fråga i övervägande platta regioner, såsom Amazon-regionen. Eftersom kraften i anläggningen ges av förhållandet mellan flodens flöde och ojämnheter i terrängen, om terrängen har låg ojämnhet, måste en större mängd vatten lagras, vilket innebär ett omfattande reservoarområde.

Förändringar i flodens hydrauliska geometri

Floder tenderar att ha en dynamisk balans mellan utsläpp, genomsnittlig vattenhastighet, sedimentbelastning och sängmorfologi. Konstruktionen av reservoarer påverkar denna balans och orsakar följaktligen förändringar i hydrologisk och sedimentär ordning, inte bara på dammplatsen utan också i det omgivande området och i sängen nedanför dammen.

På detta sätt når bildningen av vattenkraftreservoarer i allmänhet mer bördiga jordar och åkermark, som sönderfaller lokalbefolkningen som förlorar sina historiska egenskaper, kulturella identitet och sina relationer med platsen, förutom förändringar i vattenlevande ekosystem och förstörelse av flora och fauna. av fauna.