Karbonmentes működésük, kiszámítható és stabil teljesítményük miatt a vízerőművek fontos szerepet tölthetnek be a klímacélok elérésében. Azonban a klímaválsággal és a globális biodiverzitási válsággal összefüggésben negatív a vízenergia megítélése.

A vízenergia a legrégebb óta kiaknázott tiszta, szén-dioxid-kibocsátástól mentes megújuló energiaforrás. Hasznosításának története évezredekre nyúlik vissza. A nap- és a szélenergia elmúlt évekbeli előretörésének ellenére a világ teljes megújulóenergia-termelésének 60 százalékát még mindig vízerőművek állítják elő.

Noha a termelés a csapadékviszonyok alakulásától is függ, a vízerőművek kapacitáskihasználtsága jóval magasabb a nap- és szélerőművekénél. Bár a világszerte telepített nap- és szélerőmű-kapacitás együttes névleges teljesítménye 2019-ben meghaladta a vízerőművekét (jelenleg 1583 GW és 1350 GW), a vízerőművek által előállított villamosenergia mennyisége 2021-ben közel 60 százalékkal nagyobb a két másik technológia termelésénél a Nemzetközi Energiaügynökség (IEA) adatai szerint (4398 TWh és 2772 TWh).

Kapcsolódó bejegyzések

Az atomenergia mint zöld energia? – Érik a fordulat Európában

Lassan fordul a kocka. A hivatalos szervek is belátják, hogy a nukleáris energia stabil út, és szükség van rá a klímacélok eléréséhez.

A vízenergia negatív aspektusai

Nem csupán a nagyobb vízerőművekre igaz, hogy működésük bármely fázisában kedvezőtlen hatást gyakorolhatnak nem csak a folyók, de a szárazföldek növény- és állatvilágára is. Ez az oka annak, hogy a tiszta megújuló energiaforrások mérlegelésekor a vízerőművek telepítésére vonatkozó beruházási terveket a környezetvédők részéről világszerte ellenállás fogadja.

A vízerőművek kedvezőtlen környezeti hatásai miatt a technológia Európában is vita tárgyává vált. A kontinensszerte építeni tervezett több ezer, zömmel kisebb vízerőmű nagy része bizonyos mértékben védett területeken jönne létre, ami a zöld szervezetek erőteljes kritikáját váltotta ki.

Az Európai Bizottság a fenntartható beruházások kritériumait rögzítő úgynevezett taxonómiai rendeletében is foglalkozik a kérdéssel. A fenntarthatósági elvárások részletes és szigorú meghatározása ellen Norvégia már a tervezet 2020 végi megjelenésekor tiltakozott, mondván, ez veszélyezteti a vízenergia zöld státuszát.

Bár az ország nem tagja az EU-nak, gazdaságára a szoros kapcsolatok miatt alapvetően hat az uniós szabályozás. Márpedig a skandináv állam nem csak belföldi villamosenergia-felhasználásának több mint 90 százalékát fedezi vízenergiából, hanem gyakran nem elhanyagolható mennyiségű exportra is futja.

7 paksi atomerőmű, 40 Balaton

A folyóvizek energiáját kiaknázó létesítmények három alapvető típusba sorolhatók.

1. A tározás nélküli folyami erőműrendszerekben a villamosenergia-termelést a folyó meglévő vízhozama és esése adja. Az erőművek e típusa a vízfolyások természetes áramlása révén termel villamos energiát.
2. A tározással kombinált, tározós vízerőmű alacsony áramfogyasztáskor tározza a vizet, megnövekedett fogyasztáskor pedig leengedi; a gát mögött tárolt vizet az erőmű szükség szerint használhatja.
3. A szivattyús–tározós vízerőmű különböző tengerszintmagasságokon lévő tározók rendszere, amely kiegészítő termelést tesz lehetővé fogyasztási csúcsok idején. A vizet alacsony fogyasztáskor visszaszivattyúzzák egy magasabban fekvő tározóba, magas fogyasztáskor pedig turbinákon át leengedik egy alacsonyabban fekvőbe.

Milyen teljesítménnyel működnek a vízerőművek?

A beépített teljesítményt tekintve a világ legnagyobb vízerőműve, egyben a világ legnagyobb megújulós erőműve a Jangce folyón épült kínai Három-szurdok-gát, amely a tározós vízerőművek közé tartozik. Az erőmű összteljesítménye 22 500 MW, ami körülbelül 11 darab Paksi Atomerőműnek felel meg. Éves villamosenergia-termelése viszont „mindössze” 75–112 TWh között alakul vízhozamtól függően. A 112 TWh-s rekordot az erőmű 2020-ban állította fel.

Viszonyításként a magyar atomerőmű valamivel 16 TWh felett termel évente. A jóval több mint 3 kilométer széles, 185 méter magas gát megépítése több mint 20 milliárd dollárba került, építése miatta közel 1,3 millió embert kellett áttelepíteni. A tározó maximális befogadóképessége több mint 39 milliárd köbméter, vagyis a Balaton vize közel 40-szer férne bele. Az építkezés sikerén felbuzdulva a kínaiak a Három-szurdok-gátnál háromszor nagyobb kolosszális vízerőművet terveznek a Himalájába, lelkesedésüket azonban Indiában nem osztják. Ez még inkább érthető, ha figyelembe vesszük a rekorder gát állapotával kapcsolatos nem éppen megnyugtató híreket.

Innováció előtt állnak a vízerőművek

Míg a kínai monstrum elsősorban méretei miatt mondható forradalminak, a folyóvizek energiáját kiaknázó technológiák területén valódi technológiai innováció is folyik. Régebbre visszanyúló hasznosítási történetük miatt más tiszta energiaforrásokkal, például a szél- és a napenergiával összevetve a vízenergia-technológiák már korábban magas fejlettséget értek el.

Ezért kevesebb tér mutatkozik a működésüket forradalmasító radikálisan új koncepciók megalkotására. Ezzel együtt a tervezés és a működtetés területe még mindig kínál lehetőségeket a megközelítések szemléletének megújítására – állapította meg az Európai Bizottság tudományos szolgálata, a Közös Kutatóközpont (JRC). Az innováció elsősorban az élettartam, a hatékonyság és az üzemeltetés rugalmasságának növelésére, valamint a telepítés, az üzemeltetés és a karbantartás költségeinek csökkentésére irányul.

Halbarát vízerőművek és zöld hidrogén

Az egyik fejlesztési irányt az építési és munkaerőköltségeket csökkenteni hivatott moduláris vízerőművek jelentik. Ezek szabványosított alkatrészekből állnak, így szinte bárhol megépíthetőek, akár integrálhatóak egy új vagy meglévő telephelyre is. A gátakhoz vagy más kiaknázatlan helyszínekre telepíthető moduláris vízerőművek a környezeti hatásokat is mérsékelhetik. Az újítások célja kifejezetten kisméretű vízerőmű-technológiák fejlesztése, amelyek fontos szerepet kaphatnak a vidék villamosításában, decentralizált hálózatok kialakításában. A gátak felszerelése vízerőművekkel egyébként is jelentős potenciált hordoz magában.

Innovatív turbinák a vízenergia szolgálatában

A változtatható sebességű turbinák fejlesztése olyan feltörekvő trend, amely az időjárástól függő egyéb megújulók, így a szél- és a napenergia termelésének kiegyenlítését is elősegítheti. Az említett turbinák különösen a szivattyús–tározós erőművek esetében jelentenek ígéretes lehetőséget. A digitalizáció – a turbinák működési kondícióit jelző részletes adatok gyűjtése és feldolgozása révén – jelentős mértékben hozzájárulhat a hatékonyság és a termelés fokozásához.

A változó üzemi körülmények jobb megértésével a turbina hidraulikai, illetve mechanikai tervezése tökéletesíthető, ezáltal a berendezés stabilitása, megbízhatósága tovább javítható. Például a turbinák indítási eljárásának optimalizálásával a berendezést érő stressz csökkenthető, ami által élettartama növelhető. E tekintetben különösen az úgynevezett kavitáció további tanulmányozása rejt potenciált, vagyis azé a jelenségé, amikor a víz nagy sebességű áramlásakor gőzbuborékok képződnek.

Kapcsolódó bejegyzések

Egymást erősíti az elektromos autók és a napenergia terjedése

Azért mert e-car-unk van, nem biztos hogy teljesen zöld. Fontos, hogy milyen forrásból származik az áram, de jó irányba mutatnak az európai trendek.

A vízerőművek negatív ökológiai hatásainak mérséklését célozza a halbarát vízerőművi technológiák innovációja, illetve a vízerőművek környezeti és ökológiai jellemzőinek kutatása. Ez két fő koncepciót követ: a halak áthaladását lehetővé tevő létesítmények, például hallétrák vagy -liftek fejlesztését, valamint halbarát turbinák megalkotását például – a vízszennyezés kockázatának csökkentése céljából – vízzel kent turbinacsapágyak által. A halpusztulás arányát jelentősen csökkentő új turbinák kifejlesztését az Egyesült Államok energiaügyi minisztériuma is támogatta.

A Nemzetközi Energiaügynökség szerint a vízerőművekre a technológiával szembeni környezetvédelmi aggályok ellenére is szükség van a klímaváltozás megfékezéséhez. A világ vízenergia-termelése az elmúlt tíz évben körülbelül 25 százalékkal nőtt, a jelenlegi szinthez képest pedig 2030-ig további legalább 30 százalékos növekedést kellene produkálnia ahhoz, hogy a fenntarthatósági cél elérhető legyen a szervezet számításai alapján. A trend azonban ehhez nem tűnik elegendőnek. Mindenesetre az akár a zöldhidrogén-termeléshez is hozzájáruló vízerőművek további telepítései során feltétlenül figyelembe kell venni és a lehető legnagyobb mértékben minimalizálni kell az óhatatlanul jelentkező környezeti hatásokat.