Hidroenergija je tehnologija obnovljive energije, ki za proizvodnjo električne energije uporablja kinetično energijo vode. Je široko uporabljen vir čiste energije s številnimi prednostmi, kot so obnovljivost, nizke emisije, stabilnost in obvladljivost. Načelo delovanja hidroenergije temelji na preprostem konceptu: uporaba kinetične energije vodnega toka za pogon turbine, ki nato vrti generator za proizvodnjo električne energije. Koraki proizvodnje hidroenergije so: preusmeritev vode iz rezervoarja ali reke, kar zahteva vodni vir, običajno rezervoar (umetni rezervoar) ali naravno reko, ki zagotavlja energijo; vodenje vodnega toka, kjer se vodni tok usmerja na lopatice turbine skozi preusmeritveni kanal. Preusmeritveni kanal lahko nadzoruje pretok vode za prilagajanje zmogljivosti proizvodnje energije; turbina deluje in vodni tok udarja v lopatice turbine, zaradi česar se vrti. Turbina je podobna vetrnemu kolesu pri proizvodnji vetrne energije; generator proizvaja električno energijo, delovanje turbine pa vrti generator, ki ustvarja električno energijo po principu elektromagnetne indukcije; prenos energije, proizvedena energija se prenaša v električno omrežje in dobavlja mestom, industriji in gospodinjstvom. Obstaja veliko vrst hidroenergije. Glede na različna načela delovanja in scenarije uporabe jo lahko razdelimo na proizvodnjo rečne energije, proizvodnjo energije iz rezervoarjev, proizvodnjo energije plimovanja in oceanov ter male hidroelektrarne. Hidroenergija ima številne prednosti, pa tudi nekaj slabosti. Prednosti so predvsem: hidroenergija je obnovljiv vir energije. Hidroenergija je odvisna od kroženja vode, zato je obnovljiva in se ne bo izčrpala; je čist vir energije. Hidroenergija ne proizvaja toplogrednih plinov in onesnaževal zraka ter ima majhen vpliv na okolje; je obvladljiva. Hidroelektrarne je mogoče prilagoditi glede na povpraševanje, da zagotavljajo zanesljivo osnovno obremenitev. Glavne slabosti so: obsežni hidroelektrarni lahko povzročijo škodo ekosistemu, pa tudi socialne probleme, kot so migracije prebivalcev in razlastitev zemljišč; hidroenergija je omejena zaradi razpoložljivosti vodnih virov, suša ali upad pretoka vode pa lahko vplivata na zmogljivost proizvodnje energije.
Hidroenergija kot obnovljiva oblika energije ima dolgo zgodovino. Zgodnje vodne turbine in vodna kolesa: Že v 2. stoletju pred našim štetjem so ljudje začeli uporabljati vodne turbine in vodna kolesa za pogon strojev, kot so mlini in žage. Ti stroji za delo uporabljajo kinetično energijo vodnega toka. Pojav proizvodnje električne energije: Konec 19. stoletja so ljudje začeli uporabljati hidroelektrarne za pretvorbo vodne energije v električno energijo. Prva komercialna hidroelektrarna na svetu je bila zgrajena v Wisconsinu v ZDA leta 1882. Gradnja jezov in akumulacijskih jezov: V začetku 20. stoletja se je obseg hidroenergije močno razširil z gradnjo jezov in akumulacijskih jezov. Med znanimi projekti jezov sta Hooverjev jez v Združenih državah Amerike in jez Tri soteske na Kitajskem. Tehnološki napredek: Sčasoma se je tehnologija hidroenergije nenehno izboljševala, vključno z uvedbo turbin, hidrogeneratorjev in inteligentnih krmilnih sistemov, kar je izboljšalo učinkovitost in zanesljivost hidroenergije.
Hidroenergija je čist, obnovljiv vir energije, njena industrijska veriga pa zajema več ključnih členov, od upravljanja vodnih virov do prenosa električne energije. Prvi člen v verigi hidroenergetske industrije je upravljanje vodnih virov. To vključuje načrtovanje, shranjevanje in distribucijo vodnih tokov, da se zagotovi stabilna oskrba turbin z vodo za proizvodnjo električne energije. Upravljanje vodnih virov običajno zahteva spremljanje parametrov, kot so padavine, hitrost pretoka vode in gladina vode, da se lahko sprejmejo ustrezne odločitve. Sodobno upravljanje vodnih virov se osredotoča tudi na trajnost, da se zagotovi vzdrževanje proizvodne zmogljivosti električne energije tudi v ekstremnih razmerah, kot je suša. Jezovi in akumulacijski rezervoarji so ključni objekti v verigi hidroenergetske industrije. Jezovi se običajno uporabljajo za dvig gladine vode in ustvarjanje vodnega tlaka, s čimer se poveča kinetična energija vodnega toka. Rezervoarji se uporabljajo za shranjevanje vode, da se zagotovi zadosten pretok vode med največjim povpraševanjem. Pri načrtovanju in gradnji jezov je treba upoštevati geološke razmere, značilnosti pretoka vode in ekološke vplive, da se zagotovi varnost in trajnost. Turbine so osrednji sestavni deli verige hidroenergetske industrije. Ko voda teče skozi lopatice turbine, se njena kinetična energija pretvori v mehansko energijo, zaradi česar se turbina vrti. Zasnovo in vrsto turbine je mogoče izbrati glede na hitrost pretoka vode, pretok in višino, da se doseže najvišja energetska učinkovitost. Ko se turbina vrti, poganja priključeni generator za proizvodnjo električne energije. Generator je ključna naprava, ki pretvarja mehansko energijo v električno energijo. Načelo delovanja generatorja je na splošno induciranje toka skozi vrteče se magnetno polje za ustvarjanje izmeničnega toka. Zasnovo in zmogljivost generatorja je treba določiti glede na potrebo po moči in značilnosti pretoka vode. Energija, ki jo generator proizvaja, je izmenični tok, ki ga je običajno treba obdelati v podstanici. Glavni funkciji podstanice sta povečanje napetosti (zvišanje napetosti za zmanjšanje izgube energije pri prenosu energije) in pretvorba vrste toka (pretvorba izmeničnega v enosmerni tok ali obratno), da se izpolnijo zahteve sistema za prenos električne energije. Zadnja povezava je prenos električne energije. Energija, ki jo proizvaja elektrarna, se po daljnovodih prenaša do uporabnikov električne energije v mestnih, industrijskih ali podeželskih območjih. Daljnovodi morajo biti načrtovani, zasnovani in vzdrževani tako, da se zagotovi varen in učinkovit prenos električne energije do cilja. Na nekaterih območjih bo morda treba energijo ponovno obdelati prek podpostaje, da se izpolnijo zahteve različnih napetosti in frekvenc.
Čas objave: 12. november 2024
