2.5. Vízenergia

E megújuló energiaforrás két nagyobb csoportja a folyók és az óceánok víztömegének mozgásához kapcsolódik. Kiaknázásukkor az áramló víz kinetikus energiáját kívánjuk hasznosítani, s transzformációjuk révén próbálunk elektromos energiához jutni. A folyók vízszállítása része a hidrológiai ciklusnak (ennek részletes áttekintése a 3. fejezetben található), mely az eső, illetve hó/jég formájában a felszínre érkező vizet az óceánokba szállítják.

A Föld becsült kontinentális vízenergiakészlete 1200 GW, melyből reális becslések szerint hozzávetőlegesen 626 GW aknázható ki. A jelenlegi átlagos energiahasznosítás mértéke 70 GW, amely jelzi, hogy a 10%-ot is alig haladja meg a megvalósult beruházások mennyisége. Ennek az alacsony kihasználtságnak talán egyik oka, hogy a vízenergiahasznosításnak számos káros környezeti hatása lehetséges. Néhány példa erre: (1) a duzzasztógátak, vízturbinák akadályozhatják a halak vándorlását, a bióták szabad áramlását; (2) regionális ökoszisztémák sérülési veszélyei; (3) a víztárolók létesítésével fellépő katasztrófaveszély, esetleges földrengésekkel fellépő árvízveszély; (4) a zsilipeknél, turbináknál fellépő balesetveszély, (5) a tájképek megváltozása, stb.

A 2.14. ábrán láthatjuk a különböző kontinenseken telepített vízenergiatermelő kapacitást, melyet elektromos áram termelésre használnak. Vannak olyan országok – például Paraguay, Norvégia, Albánia, Tádzsikisztán, Nepál, Kongó, Mozambik és Zambiá – ahol 90%-ot meghaladó a vízenergia áramtermelésben betöltött szerepe.

A legnagyobb mennyiségű, még nem hasznosított vízenergia Dél-Amerikában található. Az évszakos változékonysága ennek a megújuló energiaforrásnak a Föld különböző régióiban igen nagy. Vannak olyan régiók, ahol nagyon egyenetlen az évi eloszlás, például a monszunövezetekben, vagy ott, ahol a hóolvadás adja a legfontosabb vízhozamot a kora tavasztól nyárig terjedő időszakban.

Kontinensenként telepített vízenergiatermelő kapacitás

2.14. ábra. Kontinensenként telepített vízenergiatermelő kapacitás (WEC, 2013 alapján)

Az óceánok energiájának hasznosítására három út kínálkozik: (1) a Hold keltette ár-apály mozgások, (2) az óceánok felszíni hullámzásainak, illetve (3) az óceánok vertikális hőmérsékleti gradiensében rejlő energia hasznosítása.

(1) A Hold keltette ár-apály mozgások energiája: A földi óceánokban az ár-apály mozgások által keltett disszipációs energia becsült értéke mintegy 3000 GW. Közel egyharmadrésze ezen energiának elvész a parti sekély vizekben a súrlódás révén. Európára végzett számítások alapján a reálisan kiaknázható energiamennyiség ebben a régióban közelítőleg 54 GW, mely mennyiség 90%-a Franciaország és Anglia partközeli vizeiben rejlik. A 2.15. ábra a Nyugat-Európa északi részére, a 2.16. ábra a teljes Földre mutatja az ár-apály amplitúdók értékeit, melyek szorosan összefüggnek a potenciálisan kiaknázható energia mennyiségével. Meglepően nagy amlitúdókülönbségeket fedezhetünk fel a térképen: egymástól kis földrajzi távolságra lévő pontok között is lehet ez az érték akár 10 m is. Jelenleg sok kutatás, kísérlet folyik ebben a témakörben, de perspektivikusan gazdaságos technológia még nem áll rendelkezésre az energiakonverzióra.

A holdkeltette ár-apály amlitúdója Európa térségében

2.15. ábra. A holdkeltette ár-apály amlitúdója Európa térségében.

A holdkeltette ár-apály amlitúdója műholdas mérések alapján

2.16. ábra. A holdkeltette ár-apály amlitúdója műholdas mérések alapján

(2) Az óceánok felszíni hullámzásainak energiája: A szelesebb óceáni vizeken a nagy hullámamplitúdók az (1)-hez hasonló módon lehetővé teszik az energiakonverziót, melyre még szintén csak kísérleti szintű expedíciós mérések zajlanak.

(3) Az óceánok vertikális hőmérsékleti gradiensében rejlő energia hasznosítása: A földfelszínre érkező sugárzási energia 47%-a nyelődik el a felszínen, ebből 38% az óceánokban, 9% a szárazföldeken. Tehát a Napból érkező sugárzási energia tetemes része jut be az óceánba, felmelegítve annak felszíni rétegeit. Ennek hasznosítását kísérlik meg azok a méréssorozatok, technológiafejlesztések, melyek a felszíni vizek nagy hőmérsékleti gradienseit kísérlik meg hasznosítani.