水力发电：河流的流量足以为世界供电吗？

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更新于: 2021年6月20日 15:29:51 GMT

地球上的水在不断地移动：雨水、河流、冰川融化。所有这些移动都为获取能源提供了巨大的机会。

我们如何将水的移动转化为能源

水坝型 水力发电(HEP) 利用河流的能量来发电。

水力发电可能没有像风能和太阳能那样受到广泛关注，但它是迄今为止我们最大的可再生电力来源。 它也占我们总电力生产的约16%.

由于水力发电的使用如此广泛，我们应当认真考虑它可能造成的任何损害。但首先，我们先看一看它是如何运作的。

世界上大部分的水力能源都是通过建造大型水坝而获得的。

当我们想要使用这种能量时，我们会在水坝中打开一个小门，让水通过。水穿过一个通道并转动一个涡轮机，使发电机能够发电（类似于风力涡轮机）。整个过程看起来像这样：

粗略地说，一立方米的水每秒下降一米可以产生1千瓦的功率（在完美高效的系统中）

认为水力发电很棒有很多原因：

最明显的好处就是它允许我们储存其生产出的能源。

太阳能和风能都很擅于生成低碳能源，但当太阳没有照耀或没有风吹的时候就没有用了。我们对于水力发电有更多的掌控力，因为我们储存能量于水坝当中，并且能在我们想要的任何时候发电，不必等候天气改变！

水力发电也可以很便宜，因为它不需要任何原料来运转，运转成本很低。修建一座水坝通常很贵，但它们通常比风场或太阳能场要维持得久一些。总的来说，它们很便宜。

到目前为止，水力发电听起来很理想。但是有一些严重的缺陷使水力发电更加有问题。

这些变化加起来相当于挺严重的环境破坏。让我们来逐一看一下…

我们大多数的水力发电都涉及大量土地的泛滥。 美国仅使用这的13％的空间就可以从太阳能光伏中产生一样多的能量！

有许多原因说明水库淹没土地很糟糕。例如：当地的野生动植物会被破坏，村庄经常被洪水淹没，以及人们不得不搬家。但是洪水泛滥也会对气候造成一些不良影响：

当我们淹没土地时，水中的微生物慢慢地分解水淹后的植物，释放甲烷。

这些排放不仅仅发生在水坝一开始被水覆盖的时候。沉积物（松散的材料，如沙子）和有机物自然流入河流，但被困在水坝的底部。在此它们稳定地在整个水坝的运行周期中释放甲烷。

与天然湖泊相比，水库深度的上升和下降幅度也更大。洪水和再洪水意味着海岸上的植物不断生长和死亡，进一步增加了甲烷排放量。

根据一项估计，水库占了所有人造温室气体排放的1.3%——与整个加拿大一样多！

不过水力发电依然总是比化石燃料排放的温室气体少得多(尽管这因水坝建地而异)。当富含碳的森林被淹没时，排放量尤其高。

如果我们仔细规划在哪建造水坝，就可以大幅度减少它们释放的甲烷量。但不幸的是，甲烷排放只是一半的故事…

许多鱼类往上游迁移以繁殖和养育它们的后代。水坝往往使这种旅程极其危险或不可能。

鱼梯允许鱼类”跳上“水坝，但这只是部分有效(特别是在更深的水坝上 )。在一些地方，情况糟糕到当地环境机构不得不用卡车运输鱼类到河岸上下游！

当我们让水静置于水库中时，有较少氧气的冷水会沉降到底部。当我们释放它时，下游河流的情况会发生很大变化，使动植物更难生存。

更糟的是，还记得我们说过大坝会绊住河中的泥沙吗？这些沉积物为许多物种提供了营养，因此当其被困在上游时，下游的生物便难以生长。

与其他可再生能源不同，水电大坝被认为是一项成熟的技术，也就意味着其改进的空间有限。因此，技术创新不太可能从根本上改善水坝的发电量。

对于我们如何使用波浪或潮汐存在一些创造性的想法。这种自然的水运动似乎是一个好机会，但我们迄今还没有找到使其在商业上可行的办法。这里有几个原因。例如，潮汐能目前仅在少数潮汐强的地方盈利。同样地，海浪能量最大的地方通常都是在最恶劣的海域，但这些海域也会造成最大的破坏，因此这里的设备很快就会受到破坏。

乍眼一看，水力发电似乎很完美：它便宜、低碳，并允许储存。但是，我们所考虑的社会和环境成本使这一决定变得更加复杂。

另一个问题是，气候变化和干旱可能会导致水库干涸，从而降低了全球上许多地方的水力发电容量。

为了应对所有这些情况，水力发电在富裕国家的增长已经放缓，这些国家的水坝正在耗尽河流，并且能够负担其他可再生能源来源。但发展中国家仍在建造大型水电站。然而，随着电网越来越依赖风力和太阳能，储电能力的需求可能会增加，这可能引发对水力发电的兴趣。

在接下来的几章中，我们将详细研究为什么需要所有这些存储，以及在不建造大型水坝的情况下获取存储的方法。