水力 ⚡ 透過數據了解能源

什麼是水力？

水力發電，或稱水電，是可再生能源之一。其原理是用河流或瀑布流動產生的動能使渦輪機運轉，驅動發電機發電。

古希臘和中國在過去就懂得使用水壩，並在中世紀時用水壩碾碎穀物。19世紀時期，世界第一個水電渦輪機誕生，在1895年安裝在尼亞加拉瀑布，至今仍在運行。自20世紀發展以來，水力發電發展迅速，2021製造了4206TWh的電力，比1970年多了整整4倍。

比起核能（9.9%）、風力（6.6%）和太陽能（3.7%），水電產量佔世界電力總量的15.3%。中國大陸的水電產量從2006年的436TWh增至2020年的1262TWh，增長了2倍。另外，巴西55.9%的電力和加拿大60.6%的電力也都來自水力發電。

水電站的大壩除了有發電的功能外，還能通過蓄水的方式儲存能量，作為間歇性能源（如風力、太陽能等）的補償能源。

水力是低碳能源嗎？

是的，由於其生命週期排放量相對較低，水力被認爲是一種低碳能源。

水力對生命週期排放的預估中值為24 gCO2eq / kWh。我們的排放量數據源自哪裡？

風力	11 gCO2eq / kWh	低碳
核能	12 gCO2eq / kWh	低碳
水力	24 gCO2eq / kWh	低碳
地熱能	38 gCO2eq / kWh	低碳
太陽能	45 gCO2eq / kWh	低碳
生質燃料	230 gCO2eq / kWh	低碳
天然氣	490 gCO2eq / kWh	高炭/ 化石燃料
石油	650 gCO2eq / kWh	高炭/ 化石燃料
燃煤	820 gCO2eq / kWh	高炭/ 化石燃料

水力與其它的低碳電力比較圖表

以下列出了最重要的水力發電生產國和地區

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水力發電的優點：

水力發電是一個人們熟知已久的可再生能源，它所排放的溫室氣體非常少，有助於減緩全球暖化，並以有競爭力的價格提供電力。

水力發電有助減緩全球暖化

首先，水力發電是可再生能源之一，像是巴西55.9%和加拿大60.6%的水力發電對全球暖化的影響非常小。

事實上，比起煤炭 (820 gCO2eq / kWh)與天然氣（490 gCO2eq / kWh），水電在供電過程中產生的溫室氣體是最低的（24 gCO2eq / kWh），因此它也是低碳能源之一。

水力發電的價格比煤炭便宜，與天然氣相當

第二，根據國際能源署（IEA）的統計，水力發電的平均價格為72美元/兆瓦時（USD/MWh），相比陸上風力（50 USD/MWh）、太阳能（56 USD/MWh）、天然气（71 USD/MWh）、煤炭（88 USD/MWh）來的更加經濟實惠。

雖然水力發電的前期投資費用較高，但其壽命幾乎是無限的，因此往往能夠回收成本。例如1895年設立在尼亞加拉大瀑布的水輪機至今仍在運作。

https://www.iea.org/reports/projected-costs-of-generating-electricity-2020

液壓能源自公元前6000年以來仍不斷地進步。

公園前6000年就能看到古埃及使用水力的痕跡。考古學家在尼羅河上發現了最早的水壩跡象，認為這些水壩有助於防洪和灌溉農作物。

這種技術也在公元前2000年的古希臘米諾斯文明和公元前2世紀的中國所發現。

https://www.mdpi.com/2071-1050/12/22/9760/pdf

http://www.history.alberta.ca/energyheritage/energy/hydro-power/hydro-power-in-ancient-times.aspx

https://www.hydropower.org/iha/discover-history-of-hydropower

Benoît Fourneyron於1827年發明了第一台水力發電渦輪機。這項通過水力發電的技術於19世紀在法國和德國快速發展起來。1895年，它被安裝在尼亞加拉大瀑布上，至今仍在使用。

隨後，水電於20世紀在工業化國家得到大規模的發展。自1970年到2021年，水電生產的電力增加了4倍，佔全球電力的15.3%，使水電成為低碳電力中的第一大來源，排在後面的是核能（9.9%）、風力（6.6%）和太陽能（3.7%）。

水力發電是一種可再生能源

水力發電與風力、太陽能和地熱能一樣，是可再生的低碳能源。一旦水壩安裝完畢，它只需要利用水流產生的天然能量，不像化石燃料需要燃料來發電。

利用水力發電進行能源儲存

水力發電可依照需求儲存能源，當間歇性可再生能源（風力、太陽能）產生大量電力時，水將被抽到上游的水壩中；而當間歇性能源的供電產量較少時，便可以用水力發電所儲存的能量補償，進而穩定輸電網路。這樣的特性是實現淨零排放的關鍵之一。

水力發電的缺點：

水力發電設施的前期投資費用高昂。

許多水電設施是大型的設施項目，需要建造水壩、水庫和發電渦輪機，需要大量的財務投資。

因此，前期的建設成本往往較高。然而，这些设施一般可持续50至100年（有时甚至更长），這讓他們成為值得投資的項目之一。像是尼亞加拉瀑布至今仍在運作。這樣長壽的成果讓它的競爭性價格平均落在68美元和72美元/兆瓦時之間。這個價格比其他可再生能源，如陸上風力（50美元/兆瓦時）和太阳能（56美元/兆瓦時）更貴，但它與天然氣（71美元/兆瓦時）相當，更比最嚴重的污染源：煤（88美元/兆瓦時）便宜得多。

https://www.iea.org/reports/projected-costs-of-generating-electricity-2020