신재생 에너지 수력 에너지의 정의,역사,원리

1. 수력발전이란?

재생 가능한 에너지 자원으로서, 수력은 가장 상업적으로 발전된 것 중 하나입니다. 댐이나 장벽을 건설함으로써, 큰 저수지는 터빈을 구동하고 전기를 생산하는 물의 흐름을 조절하는 데 사용될 수 있습니다. 이 에너지원은 종종 태양열이나 풍력보다 더 신뢰할 수 있고 수요가 최고조에 달했을 때 사용할 수 있도록 전기를 저장할 수 있습니다.

물은 공기보다 약 800배 더 밀도가 높기 때문에, 천천히 흐르는 물줄기나 적당한 해수면도 상당한 양의 에너지를 생산할 수 있습니다. 물 에너지에는 여러 가지 형태가 있습니다.

2. 전 세계의 수력발전과 수력발전의 역사

역사적으로 수력 발전은 큰 수력 발전 댐과 저수지를 건설하는 것에서 비롯되었으며, 여전히 개발도상국에서 인기가 많습니다. 가장 큰 댐은 중국의 싼샤 댐(2003년)과 브라질과 파라과이가 건설한 이타이푸 댐(1984년)입니다.

소형 수력 시스템은 일반적으로 최대 50 MW의 전력을 생산하는 수력 발전 설비입니다. 작은 강에서 또는 큰 강에서 영향이 적은 개발로 자주 사용됩니다. 중국은 세계에서 가장 큰 수력 발전국이며 45,000개 이상의 소규모 수력 시설이 있습니다. 하천 수력 발전소는 큰 저수지를 만들지 않고 강에서 에너지를 얻습니다. 물은 일반적으로 계곡을 따라 계곡 바닥 위로 올라갈 때까지 운반됩니다. 미국의 컬럼비아 강에 있는 수석 조지프 댐과 같은 강 유역 발전소는 여전히 많은 양의 전기를 생산할 수 있습니다.

수력발전은 150개국에서 생산되며, 2010년경, 아시아 태평양 지역은 전 세계 수력발전의 32%를 생산하고 있었습니다. 현재 10GW 이상의 수력 발전소가 세 개가 있습니다. 중국의 싼샤 댐, 브라질과 파라과이 국경을 가로지르는 이타이푸 댐, 베네수엘라의 구리 댐입니다. 많은 수력발전은 유연하기 때문에 풍력과 태양광을 보완하는 역할을 합니다.

수력발전은 기계 및 전기 에너지를 생산하는 가장 오래된 에너지원 중 하나이며, 2019년까지 미국의 연간 총 재생 가능 전력 발전의 가장 큰 원천이었습니다. 수천 년 전, 사람들은 곡식을 갈기 위해 강에서 노를 젓는 바퀴를 돌리기 위해 수력을 사용했습니다. 미국에서 증기 동력과 전기를 사용할 수 있게 되기 전에, 곡물과 목재 공장은 수력 발전으로 직접 전력을 공급받았습니다. 1880년 미시간주 그랜드래피즈의 울버린 의자 공장에서 16개의 브러시 아크 램프를 생산하기 위해 수력발전을 처음으로 산업적으로 사용했습니다. 전기를 판매하는 최초의 미국 수력발전소는 1882년 9월 30일 위스콘신주 애플턴 근처의 폭스 리버에 문을 열었습니다. 미국에는 약 1,450개의 재래식 수력발전소와 40개의 양수발전소가 있습니다. 미국에서 가장 오래된 수력발전시설은 위스콘신주 휘팅에 있는 Whiting 공장으로 1891년 가동을 시작해 총 발전용량이 약 4 메가와트(MW)에 달합니다. 대부분의 수력발전소는 주요 하천의 대형 댐에서 생산되며, 이들 수력발전 댐은 1970년대 중반 이전에 연방정부 시절에 의해 만들어졌습니다. 미국 최대 수력 발전 시설이자 전기 발전 능력에서 가장 큰 발전소는 워싱턴 컬럼비아 강에 있는 6,765 MW의 총 발전 능력을 가진 그랜드 쿨리 수력 댐입니다.

3. 수력발전은 움직이는 물로 생산된다.

수력 발전의 원천은 물이기 때문에, 수력 발전소는 보통 수력원 위나 근처에 위치해 있습니다. 한 지점에서 다른 지점으로의 물의 흐름과 고도의 변화에 따라 움직이는 물의 가용 에너지의 양이 결정됩니다. 일반적으로 물의 흐름이 크고 머리가 높을수록 수력발전소가 생산할 수 있는 전력량은 더 많습니다. 수력 발전소에서 물은 파이프나 펜스톡을 통해 흐르다가 터빈의 날개를 밀고 회전시켜 발전기를 돌려 전기를 생산합니다, 전통적인 수력 시스템은 강의 흐름의 힘이 터빈에 압력을 가하는 강 유역 시스템입니다. 그 시설들은 물의 흐름을 수력 터빈으로 돌리기 위해 수로에 보를 둘 수 있습니다.

하천이나 하천의 댐에 의해 만들어진 저수지에 물이 축적되고, 전기를 생산하기 위해서 필요한 경우에는 수력 터빈을 통해 방출되는 저장 시스템입니다. 대부분의 미국 수력 발전 시설에는 댐과 저수지가 있습니다.

양수식 수력발전시설은 물을 상수원에서 더 높은 고도에 있는 저수조까지 퍼올려 상부 저수지에서 배출해 상부 저수조 아래에 위치한 수력 터빈에 전력을 공급하는 일종의 수력 저장 시스템입니다. 펌핑을 위한 전기는 수력 터빈 또는 화석 연료 또는 원자력 발전소를 포함한 다른 유형의 발전소에 의해 공급될 수 있습니다. 전기 수요 및 발전 비용이 상대적으로 낮을 때, 또는 도매 전기 가격이 상대적으로 낮을 때 저장수로 물을 퍼올리고 저장된 물을 방출하여 도매 전기 가격이 상대적으로 높은 전기 수요 피크 기간에 전기를 발생시킵니다. 양수식 수력 발전 시스템은 일반적으로 저장된 물로 생산하는 것보다 더 많은 전기를 사용하여 상부 저수지에 물을 펌핑합니다. 따라서 양수식 저장 설비는 효율이 좋은 발전 밸런스를 갖습니다.