Energia hydroelektryczna jest wytwarzana przez poruszającą się wodę. Hydro pochodzi od greckiego słowa oznaczającego wodę.
Energia wodna jest w użyciu od tysięcy lat. Starożytni Rzymianie budowali turbiny, które są kołami obracanymi przez płynącą wodę. Rzymskie turbiny nie były używane do elektryczności, ale do mielenia ziarna do produkcji mąki i pieczywa.
młyny wodne stanowią kolejne źródło energii hydroelektrycznej. Młyny wodne, które były powszechne aż do rewolucji przemysłowej, to duże koła zwykle zlokalizowane na brzegach umiarkowanie płynących rzek. Młyny wodne wytwarzają energię, która napędza tak różnorodne działania, jak mielenie ziarna, cięcie drewna lub tworzenie gorących pożarów w celu wytworzenia stali.
pierwsza amerykańska elektrownia wodna została zbudowana na rzece Fox River w 1882 roku w Appleton w stanie Wisconsin. Zakład ten zasilał dwie papiernie i jeden dom.
wykorzystanie Hydroelektryczności
aby wykorzystać energię płynącej wody, woda musi być kontrolowana. Tworzy się duży zbiornik wodny, zwykle przez spiętrzenie rzeki w celu utworzenia sztucznego jeziora lub zbiornika. Woda jest odprowadzana przez tunele w zaporze.
energia wody przepływającej przez tunele zapory powoduje obracanie się turbin. Turbiny napędzają Generatory. Generatory to Maszyny wytwarzające energię elektryczną.
Inżynierowie kontrolują ilość wody przepuszczanej przez zaporę. Proces używany do sterowania tym przepływem wody nazywany jest układem dolotowym. Kiedy potrzeba dużo energii, większość tuneli do turbin jest otwarta, a miliony galonów wody przepływają przez nie. Gdy potrzeba mniej energii, inżynierowie spowalniają układ dolotowy, zamykając niektóre tunele.
podczas powodzi układ dolotowy wspomagany jest przez wyciek. Spław to struktura, która umożliwia przepływ wody bezpośrednio do rzeki lub innego zbiornika wodnego poniżej tamy, omijając wszystkie tunele, turbiny i generatory. Wycieki zapobiegają uszkodzeniu zapory i społeczności. Spływy, które wyglądają jak długie rampy, są przez większość czasu puste i suche.
od prądów wodnych do prądów elektrycznych
Duże, szybko płynące rzeki wytwarzają najwięcej hydroelektryczności. Columbia River, która stanowi część granicy między Stanami Waszyngton i Oregon, jest dużą rzeką, która produkuje ogromne ilości energii hydroelektrycznej.
Tama Bonneville, jedna z wielu tam na rzece Kolumbia, ma 20 turbin i generuje ponad milion watów mocy rocznie. To wystarczająco dużo energii, aby zasilić setki tysięcy domów i firm.
elektrownie wodne w pobliżu wodospadów też mogą wytwarzać ogromne ilości energii. Woda rozbijająca się nad linią upadku jest pełna energii. Słynnym tego przykładem jest elektrownia wodna w Niagara Falls, która rozciąga się na granicy między Stanami Zjednoczonymi i Kanadą.
energia hydroelektryczna wytwarzana przez Wodospad Niagara jest podzielona między Amerykański Stan Nowy Jork i kanadyjską prowincję Ontario. Inżynierowie z Niagara Falls nie mogą wyłączyć wodospadów, ale mogą poważnie ograniczyć wlot i kontrolować ilość wody przepływającej nad wodospadem.
największą elektrownią wodną na świecie jest ogromna Tama Three Gorges, która rozciąga się na rzece Jangcy w Chinach. Ma 185 metrów (607 stóp) wysokości i 115 metrów (377 stóp) grubości u podstawy. Posiada 26 turbin i będzie w stanie wygenerować ponad miliard watów mocy. Zapora Three Gorges działa, ale inżynierowie nadal pracują nad systemem. Dodają do projektu jeszcze więcej turbin i generatorów.
Energia wodna i Środowisko
Hydroelektryczność opiera się na wodzie, która jest czystym, odnawialnym źródłem energii. Odnawialne źródło energii to takie, które się nie wyczerpie. Energia odnawialna pochodzi ze źródeł naturalnych, takich jak wiatr, światło słoneczne, deszcz, pływy i energia geotermalna (ciepło wytwarzane wewnątrz Ziemi). Nieodnawialne źródła energii to węgiel, ropa naftowa i gaz ziemny.
woda jest odnawialna, ponieważ obieg wody stale się recyklinguje. Woda paruje, tworzy chmury, a następnie pada na Ziemię, rozpoczynając cykl ponownie.

zbiorniki utworzone przez zapory mogą zapewnić dużą, bezpieczną przestrzeń rekreacyjną dla społeczności. Z jeziora mogą korzystać żeglarze i narciarze wodni. Wiele zbiorników jest również zaopatrzonych w ryby. Obszar wokół zbiornika wodnego jest często chronioną przestrzenią naturalną, pozwalającą obozowiczom i turystom cieszyć się naturalnym środowiskiem.
wykorzystanie wody jako źródła energii jest na ogół bezpiecznym wyborem dla środowiska. Nie jest idealny. Elektrownie wodne wymagają zapory i zbiornika. Te stworzone przez człowieka struktury mogą stanowić przeszkodę dla ryb próbujących pływać pod prąd. Niektóre zapory, w tym Zapora w Bonneville, zainstalowały drabiny dla ryb, aby pomóc rybom w migracji. Drabiny rybne to seria szerokich stopni zbudowanych od strony rzeki i tamy. Drabina pozwala rybom powoli płynąć pod prąd, zamiast być całkowicie zablokowanym przez tamę.
zapory zalewają brzegi rzek, niszcząc siedliska mokradeł dla tysięcy organizmów. Często zagrożone są ptaki wodne, takie jak żurawie i kaczki, a także rośliny, które zależą od bagnistego siedliska brzegu rzeki. Eksploatacja elektrowni może również podnosić temperaturę wody w zbiorniku. Rośliny i zwierzęta w pobliżu zapory muszą dostosować się do tej zmiany lub migrować gdzie indziej.
Zapora OShaughnessy na rzece Tuolumne w USA stan Kalifornia był jednym z pierwszych projektów energetyki wodnej, który wzbudził powszechną krytykę za jej wpływ na środowisko. Zapora, zbudowana w 1913 roku, zalała region o nazwie Hetch Hetchy Valley, część Parku Narodowego Yosemite. (Jezioro utworzone przez zaporę OShaughnessy nazywa się zbiornik Hetch Hetchy.) Koalicje środowiskowe sprzeciwiały się zaporze, powołując się na niszczenie środowiska i siedlisk, które zapewniała. Jednak elektrownia zapewniła niedrogą energię hydroelektryczną dla dynamicznie rozwijającego się obszaru miejskiego wokół San Francisco.
zbiornik Hetch Hetchy to wciąż kontrowersyjny projekt. Wiele osób uważa, że Zapora OShaughnessy powinna zostać zniszczona, a dolina powróciła do rodzimego siedliska. Inni twierdzą, że zniszczenie źródła energii dla tak dużego obszaru miejskiego obniżyłoby jakość życia mieszkańców Bay Area.
istnieją ograniczenia co do ilości energii hydroelektrycznej, jaką może dostarczyć Tama. Najbardziej ograniczającym czynnikiem jest muł, który gromadzi się na dnie zbiornika. Muł ten jest przenoszony przez płynącą rzekę, ale uniemożliwia dotarcie do normalnego celu w delcie lub ujściu rzeki przez tamę. Setki metrów mułu gromadzą się na dnie zbiornika, zmniejszając ilość wody w obiekcie. Mniej wody oznacza mniej potężnej energii przepływającej przez turbiny systemowe. Większość zapór musi wydawać znaczne pieniądze, aby uniknąć gromadzenia się mułu, procesu zwanego zamulaniem. Niektóre elektrownie mogą dostarczać energię elektryczną tylko przez 20 lub 30 lat z powodu zamulenia.
Energia hydroelektryczna i ludzie
miliardy ludzi zależy od hydroelektryczności każdego dnia. Zasila domy, biura, fabryki, szpitale i szkoły. Energia hydroelektryczna jest zwykle jedną z pierwszych metod, których używa kraj rozwijający się, aby zapewnić dostęp do niedrogiej energii elektrycznej na obszarach wiejskich.
Hydroelektryczność pomaga poprawić higienę, edukację i możliwości zatrudnienia dostępne dla społeczności. Chiny i Indie, na przykład, zbudowały dziesiątki zapór w ciągu ostatniej dekady, ponieważ ich rozwój szybko się rozwijał.
Stany Zjednoczone polegały na energii hydroelektrycznej, aby dostarczać energię elektryczną do wielu obszarów wiejskich lub biednych. Większość tej budowy miała miejsce w latach 30. Zapory były ogromną częścią New Deal, serii rządowych programów, które wprowadzały ludzi do pracy i dostarczały elektryczność milionom Amerykanów podczas Wielkiego Kryzysu. Zapora Bonneville na rzece Kolumbia, Zapora Shasta na rzece Sacramento i Zapora Hoovera na rzece Kolorado to niektóre zapory zbudowane w ramach New Deal.
najbardziej znanym projektem elektrowni wodnej New Deal jest prawdopodobnie Tennessee Valley Authority (TVA). TVA wybudowała szereg zapór wzdłuż rzeki Tennessee i jej dopływów. Obecnie TVA jest największym publicznym przedsiębiorstwem energetycznym w USA, dostarczającym tanią energię elektryczną mieszkańcom stanów Alabama, Georgia, Kentucky, Mississippi, Karolina Północna, Tennessee i Wirginia.
jednak hydroelektryczność często wiąże się z kosztem człowieka. Ogromne zapory potrzebne do projektów hydroelektrycznych tworzą zbiorniki, które zalewają całe doliny. Domy, społeczności i miasta mogą zostać przeniesione wraz z rozpoczęciem budowy zapory.
Egipt rozpoczął budowę kompleksu zapór Asuańskich na Nilu w 1960 roku. Inżynierowie zdali sobie sprawę, że starożytne świątynie Abu Simbel zostaną zalane przez zbiornik wodny, zwany jeziorem Nassera. Pomniki te zostały wbudowane bezpośrednio w klify o wysokości kilku pięter. Świątynie Abu Simbel są częścią dziedzictwa kulturowego Egiptu i głównym celem turystycznym. Zamiast zalać pomniki, rząd Egiptu przeniósł całe zbocze góry na pobliskie sztuczne wzgórze. Dziś Abu Simbel znajduje się nad zaporą Asuańską.
Chinas massive Three Gorges Dam project przyniesie bezpieczną, niedrogą energię elektryczną milionom ludzi. Pozwoli to szpitalom, szkołom i fabrykom pracować dłużej, bardziej niezawodnie. Pozwoli to również ludziom utrzymać zdrowszy styl życia poprzez zapewnienie czystej wody. Z budowy zapory bezpośrednio korzystali też robotnicy. Ponad ćwierć miliona osób znalazło pracę przy projekcie.
jednak projekt zmusił ponad milion osób do przeprowadzki. Styl życia został zakłócony. Wiele rodzin zostało przesiedlonych z wiejskich miast nad brzegiem rzeki Jangcy Do Chongqing, dużego obszaru miejskiego z 31 milionami mieszkańców. Inne osoby zostały całkowicie wysiedlone z prowincji.