vesivoimalaitos tuotetaan liikkuvalla vedellä. Hydro tulee kreikan vettä tarkoittavasta sanasta.
vesivoimala on ollut käytössä tuhansia vuosia. Muinaiset roomalaiset rakensivat turbiineja, jotka ovat virtaavan veden pyörittämiä pyöriä. Roomalaisia turbiineja ei käytetty sähköntuotantoon, vaan jyvien jauhamiseen jauhojen ja leipien valmistamiseksi.
vesimyllyt ovat toinen vesivoiman lähde. Vesimyllyt, jotka olivat yleisiä teolliseen vallankumoukseen asti, ovat suuria pyöriä, jotka sijaitsevat yleensä kohtalaisen virtaavien jokien rannoilla. Vesimyllyt tuottavat energiaa, joka antaa voimaa erilaisiin toimintoihin, kuten viljan jauhamiseen, puutavaran leikkaamiseen tai kuumien tulipalojen synnyttämiseen teräksen luomiseksi.
Yhdysvaltain ensimmäinen vesivoimala rakennettiin Fox Riverille vuonna 1882 Appletoniin, Wisconsiniin. Tehdas toimi kahden paperitehtaan ja yhden kodin voimanlähteenä.
vesivoiman valjastaminen
virtaavan veden energian valjastamiseksi vettä on ohjattava. Suuri tekojärvi syntyy, yleensä patoamalla joki, jolloin syntyy tekojärvi eli tekojärvi. Vesi johdetaan padossa olevien tunnelien kautta.
padon tunneleissa virtaavan veden energia saa turbiinit kääntymään. Turbiinit saavat generaattorit liikkeelle. Generaattorit ovat koneita, jotka tuottavat sähköä.
insinöörit valvovat padon läpi päästettävän veden määrää. Tätä veden virtausta säätelevää prosessia kutsutaan imujärjestelmäksi. Kun tarvitaan paljon energiaa, suurin osa turbiinien tunneleista on auki, ja niiden läpi virtaa miljoonia litroja vettä. Kun energiaa tarvitaan vähemmän, insinöörit hidastavat imujärjestelmää sulkemalla osan tunneleista.
tulvien aikana imujärjestelmää auttaa valuväylä. Patoväylä on rakenne, jonka avulla vesi pääsee virtaamaan suoraan jokeen tai muuhun padon alapuoliseen vesistöön ohittaen kaikki tunnelit, turbiinit ja generaattorit. Patoaltaat estävät padon ja yhdyskunnan vaurioitumisen. Pitkiltä rampeilta näyttävät kulkuväylät ovat suurimman osan ajasta tyhjiä ja kuivia.
veden virtauksista Sähkövirtoihin
suuret, nopeasti virtaavat joet tuottavat eniten vesivoimaa. Columbia-joki, joka muodostaa osan Yhdysvaltain Washingtonin ja Oregonin osavaltioiden välisestä rajasta, on iso joki, joka tuottaa valtavia määriä vesivoimaa.
Bonnevillen Padossa, joka on yksi monista Columbiajoen padoista, on 20 turbiinia ja se tuottaa yli miljoona wattia tehoa vuosittain. Thats tarpeeksi energiaa valtaan satojatuhansia koteja ja yrityksiä.
vesivoimalat vesiputousten lähellä voivat myös luoda valtavia määriä energiaa. Putoamisviivan yli syöksyvä vesi on täynnä energiaa. Kuuluisa esimerkki tästä on Niagaran Putouksilla sijaitseva vesivoimala, joka ulottuu Yhdysvaltojen ja Kanadan rajalle.
Niagaran putousten tuottama vesivoima jakautuu Yhdysvaltain New Yorkin osavaltion ja Kanadan Ontarion provinssin kesken. Niagaran putousten insinöörit eivät voi sammuttaa putouksia, mutta he voivat rajoittaa niiden saantia ankarasti ja hallita Putouksen yli syöksyvän veden määrää.
maailman suurin vesivoimala on valtava Kolmen rotkon pato, joka ulottuu Jangtsejokeen Kiinassa. Se on 185 metriä pitkä ja 115 metriä paksu tyvestään. Siinä on 26 turbiinia ja se pystyy tuottamaan yli miljardi wattia tehoa. Kolmen rotkon pato toimii, mutta insinöörit työstävät yhä järjestelmää. Projektiin lisätään vielä turbiineja ja generaattoreita.
vesivoima ja ympäristö
vesivoima nojaa veteen, joka on puhdas, uusiutuva energialähde. Uusiutuva energialähde on sellainen, joka ei lopu kesken. Uusiutuva energia tulee luonnollisista lähteistä, kuten tuulesta, auringonvalosta, sateesta, vuorovesistä ja geotermisestä energiasta (maapallon sisällä tuotetusta lämmöstä). Uusiutumattomia energialähteitä ovat kivihiili, öljy ja maakaasu.
vesi on uusiutuvaa, koska veden kiertokulku kierrättää itseään jatkuvasti. Vesi haihtuu, muodostaa pilviä ja sataa sitten maahan aloittaen kiertokulun uudelleen.

patojen synnyttämät tekoaltaat voivat tarjota yhteisölle suuria, turvallisia virkistystiloja. Veneilijät ja vesihiihtäjät voivat nauttia järvestä. Monissa altaissa on myös runsaasti kalaa. Tekojärven ympäristö on usein suojeltua luonnontilaa, jolloin retkeilijät ja retkeilijät voivat nauttia luonnosta.
veden käyttö energianlähteenä on yleensä ympäristön kannalta turvallinen valinta. Se ei kuitenkaan ole täydellinen. Vesivoimalat tarvitsevat padon ja tekojärven. Nämä ihmisen rakentamat rakenteet voivat olla esteitä kaloille, jotka yrittävät uida ylävirtaan. Joihinkin patoihin, kuten Bonnevillen patoon, on asennettu kalaportaat kalojen vaelluksen helpottamiseksi. Kalaportaat ovat joen ja padon puolelle rakennettuja leveitä portaita. Tikkaiden avulla kalat voivat uida hitaasti ylävirtaan sen sijaan, että pato tukkisi ne kokonaan.
Padot tulvivat jokivarsiin tuhoten kosteikkojen elinalueita tuhansilta eliöiltä. Vesilinnut, kuten kurjet ja sorsat, ovat usein vaarassa, samoin joenrannan soisesta elinympäristöstä riippuvaiset kasvit. Voimalaitoksen käyttö voi myös nostaa tekoaltaan veden lämpötilaa. Padon lähellä olevien kasvien ja eläinten on sopeuduttava tähän muutokseen tai siirryttävä muualle.
Oshaughnessyn Pato Tuolumnejoella Yhdysvalloissa. Kalifornian osavaltio oli ensimmäisiä vesivoimahankkeita, joka sai laajaa kritiikkiä ympäristövaikutuksistaan. Vuonna 1913 rakennettu pato tulvi Yosemiten kansallispuistoon kuuluvalle Hetch Hetchy Valley-nimiselle alueelle. (Oshaughnessyn padon synnyttämää järveä kutsutaan Hetch Hetchyn tekojärveksi.) Ympäristökoalitiot vastustivat patoa vedoten ympäristön ja sen tarjoamien elinympäristöjen tuhoutumiseen. Voimala tarjosi kuitenkin edullista vesivoimaa San Franciscon ympäristön kukoistavalle kaupunkialueelle.
Hetch Hetchyn tekojärvi on edelleen kiistanalainen hanke. Monien mielestä Oshaughnessyn Pato pitäisi tuhota ja laakso palauttaa alkuperäiselle asuinalueelleen. Toiset väittävät, että näin suuren kaupunkialueen energialähteen tuhoaminen heikentäisi Lahden alueen asukkaiden elämänlaatua.
padon tuottaman vesivoimaenergian määrällä on rajansa. Rajoittavin tekijä on liete, joka kertyy altaiden sänkyyn. Tämä liete kulkeutuu virtaavan joen mukana, mutta pato estää sen normaalin määränpään suistossa tai jokisuussa. Tekoaltaan pohjalle kertyy satoja metrejä lietettä, mikä vähentää laitoksen veden määrää. Vähemmän vettä tarkoittaa vähemmän energiaa virtaamaan järjestelmien turbiinien läpi. Useimpien patojen on käytettävä huomattava määrä rahaa välttääkseen lietteen kertymisen, jota kutsutaan siltaukseksi. Osa voimaloista pystyy tuottamaan sähköä vain 20-30 vuotta siltauksen takia.
vesivoima ja ihmiset
miljardit ihmiset ovat päivittäin riippuvaisia vesivoimasta. Se toimii kodeissa, toimistoissa, tehtaissa, sairaaloissa ja kouluissa. Vesivoima on yleensä ensimmäisiä kehitysmaiden käyttämiä keinoja kohtuuhintaisen sähkön tuomiseksi maaseudulle.
vesivoima auttaa parantamaan yhteisön hygieniaa, koulutusta ja työllistymismahdollisuuksia. Esimerkiksi Kiina ja Intia ovat rakentaneet kymmeniä patoja kuluneen vuosikymmenen aikana, sillä niiden kehitys on kasvanut nopeasti.
Yhdysvallat oli riippuvainen vesivoimasta tuodakseen sähköä monille maaseudulle tai köyhille alueille. Suurin osa rakentamisesta tapahtui 1930-luvulla. Padot olivat valtava osa New Dealia, sarjaa hallitusohjelmia, jotka panivat ihmiset töihin ja toivat sähköä miljoonille amerikkalaisille suuren laman aikana. Bonnevillen Pato Columbia-joella, Shastan Pato Sacramentojoella ja Hooverin pato Coloradojoella ovat joitakin New Dealin osana rakennettuja patoja.
New Dealin tunnetuin vesivoimahanke lienee Tennessee Valley Authority (TVA). TVA rakennutti patoja Tennesseejoen ja sen sivujokien varsille. Nykyään TVA on Yhdysvaltain suurin julkinen sähköyhtiö, joka tarjoaa edullista sähköä Alabaman, Georgian, Kentuckyn, Mississippin, Pohjois-Carolinan, Tennesseen ja Virginian osavaltioiden asukkaille.
vesivoimalla on kuitenkin usein inhimillinen hinta. Vesivoimahankkeiden vaatimat valtavat padot luovat tekojärviä, jotka tulvivat kokonaisia laaksoja. Taloja, yhteisöjä ja kaupunkeja saatetaan siirtää, kun padon rakentaminen alkaa.
Egypti aloitti Assuanin Patokompleksin rakentamisen Niilille vuonna 1960. Insinöörit tajusivat, että Abu Simbelin muinaiset temppelit tulisivat nasserjärveksi kutsutun tekojärven alle. Nämä monumentit rakennettiin suoraan useiden kerroksien korkuisiin kallioihin. Abu Simbelin temppelit ovat osa Egyptin kulttuuriperintöä ja merkittävä matkailukohde. Sen sijaan että monumentit olisivat tulvineet, Egyptin hallitus siirsi koko vuorenrinteen läheiselle keinotekoiselle kukkulalle. Nykyään Abu Simbel istuu Assuanin padon yläpuolella.
Chinasin massiivinen Kolmen rotkon Patoprojekti tuo turvallista ja edullista sähköä miljoonille ihmisille. Sen ansiosta sairaalat, koulut ja tehtaat voivat työskennellä pidempään ja luotettavammin. Sen avulla ihmiset voivat myös ylläpitää terveellisempiä elämäntapoja tarjoamalla puhdasta vettä. Padon rakentaminen hyödytti suoraan myös työntekijöitä. Yli neljännesmiljoona ihmistä on löytänyt töitä hankkeen parissa.
hanke on kuitenkin pakottanut yli miljoona ihmistä muuttamaan muualle. Elintavat häiriintyivät. Monet perheet siirrettiin Jangtsejoen rannalla sijaitsevista maaseutukaupungeista Chongqingiin, joka on merkittävä 31 miljoonan asukkaan kaupunkialue. Muut ihmiset siirrettiin pois maakunnasta kokonaan.