大坝水电站是电力的未来吗?

目前，世界依赖煤炭、天然气和石油等有限能源的使用。这些化石燃料不仅以惊人的速度被消耗，而且它们对环境的危害也是出了名的严重。政府间气候变化专门委员会(IPCC) 2007年发布的一份评估报告显示，当燃烧化石燃料释放的二氧化碳上升时，它将给地球带来不可逆转的变化。

在全球范围内，64.2%的电力来自化石燃料，其次是水力发电，占18.4%¹．然而，根据目前的消费和预期的人口增长，原油储量将在2052年耗尽^3.在美国，能源行业和全球政府都在投资可靠的可再生能源。

图片来源:InnaVar/shutterstock

可再生能源主要是可以不断补充的自然过程。这方面的例子包括太阳能、风能和地热能，它们都有各自的优点和缺点。如前所述，全球用于发电的最常见的可再生能源类型是水力发电。简单地说，水力发电厂利用水坝将河水储存到水库中。水通过大坝上的一个开口系统地释放出来。当水流过时，水轮机就会转动，反过来，水轮机就会启动发电机⁴．

与传统水电站不同，无坝水电站，顾名思义，是无坝水电站。它们也被称为河流发电厂，被认为是河流或溪流附近定居点发电的理想选择。在这些情况下，河道不会因为没有修建大坝而改变。这减轻了大面积洪水泛滥的需要，这是传统水力发电厂的最大缺点。

无坝水电站将一部分流动水体引入管道，管道通过涡轮机向下运行。发电厂利用水流在重力作用下向下流动的力量来转动涡轮机并发电。然后，水会回到流动的河流中，而不会耗尽河流的自然资源。

一家专门从事无坝水电站的公司是比利时公司动荡不安的．该公司成立于2015年，对该行业来说相对较新，他们认为发电的未来在于分散和连接设备。换句话说，就是微型水电站。去年(2017年)，该团队创造了第一台15千瓦的低水头水力涡轮机，可以安装在任何高差较小的流动水体中(即瀑布或下坡的河流)。
虽然仍处于测试阶段，但受到漩涡启发的技术已经得到了公众的积极响应。2017年10月10日，他们的测试视频上传到YouTube上，点击量超过130万次⁵进一步显示了创新绿色技术的广泛支持。

透平全流量1.8m3/s，给定高差1.7m。在测试阶段，这以50%的效率提供了15kW的有用电力输出。考虑到智利家庭平均电力需求为0.25千瓦，这足以为60户家庭供电。

该团队自称受到自然的启发，旨在以低成本为每个人提供清洁能源，同时不损害当地环境。他们的技术产生的能量可以直接连接到电器或将未使用的电力注入国家配电网，以便通过净计费连接实现收入最大化;净计量的另一种方法²．除此之外，新型涡轮还能让鱼类和垃圾安全地通过。

如前所述，与传统水力发电厂相比，河流水力发电厂的最大好处之一是不需要大坝和水库。土地泛滥一直是反对水电项目的一个原因，因为它破坏了自然栖息地，需要重新安置那些在河岸上有家园或土地的人。还有一个额外的好处，就是消除了由于静止水体中有机物分解而产生的一氧化碳或甲烷排放的风险。

相反，微型无坝水电站也有其缺点。由于技术的大小，能够轻松地安装这些植物，但场地位置具有陡峭的高差和相对直的河流部分是至关重要的。这意味着微型植物可能比其他地区更适合某些地区。目前，这项技术在智利、巴西和加拿大等地区取得了巨大成功。

这种发电方式最大的问题是缺乏储存产生的能量的能力。与其他类型的能源生产不同，无坝水电站无法适应电力需求。通过利用河流的自然流动来发电，很明显，涡轮机将产生更多的电力，因为河流在潮湿时期更高。另一方面，在河流水位过低的炎热月份，或者在河流结冰的寒冷月份，水可以通过涡轮机流动，涡轮机可以产生更少的能量。这种不可预测性并不能使其成为可靠的能源，因此应该与其他可再生能源一起使用(Slachmuylder, 2017)。

可再生能源研究领域是一个充满创新的领域。新兴的无坝水电站研究既受欢迎又有前景。越来越多的社区正在投资这种类型的可再生能源计划，特别是发展中地区和山区。像湍流水力这样的公司致力于开发可以在更低的水滴中运行的新技术。
低水头涡轮的测试将于2018年7月完成。

参考文献

1. 中央情报局。(2018)。世界概况。检索自CIA图书馆:https://www.cia.gov/library/publications/the-world-factbook/geos/xx.html
2. 清洁能源解决方案中心。(2015)。净计量和净计费。检索自cleanenergysolutions.org: https://cleanenergysolutions.org/instruments/net-metering-net-billing
3. Ecotricity。(2018)。化石燃料的终结。检索自Ecotricity.co.uk: https://www.ecotricity.co.uk/our-green-energy/energy-independence/the-end-of-fossil-fuels
4. 国家可再生能源实验室。(2017)。可再生电力期货研究。从NREL.gov检索:https://www.nrel.gov/analysis/re-futures.html
5. 动荡的水电。(2017年10月10日)。湍流准备改变世界!检索自Youtube.com: https://www.youtube.com/watch?v=XiefORPamLU&feature=youtu.be

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