miniatura|Producció d'energia hidroelèctrica Lenergia hidroelèctrica és l'energia elèctrica produïda en una central hidràulica a partir d'un corrent, vertical o horitzontal, d'un riu. En altres paraules, és l'electricitat (energia elèctrica) obtinguda a partir d'energia hidràulica (energia mecànica de l'aigua en moviment de rius, llacs i pantans).
Aquesta energia, avui dia, subministra al món aproximadament 715.000 MW energètics o més ben dit, el 19% de l'electricitat mundial, que representa més del 63% del total de l'electricitat de fonts renovables en el 2006.
El cost de la hidroelectricitat és relativament baix pel que és una font competitiva d'electricitat renovable. L'estació hidroelèctrica no consumeix aigua, a diferència de les plantes de carbó o gas. El cost mitjà de l'electricitat d'una estació hidroelèctrica de més de 10 megawatts és de 2 a 4 cèntims d'euro per quilowatt-hora. En disposar d'una presa i un embassament, és una font flexible d'electricitat, ja que la quantitat produïda per l'estació es pot canviar, augmentar o disminuir molt ràpidament, per adaptar-se a les demandes canviants d'energia. Una vegada que es construeix un complex hidroelèctric, el projecte no produeix residus directes i, en molts casos, té un nivell de producció de gasos d'efecte hivernacle considerablement més baix que les plantes d'energia que funcionen amb combustibles fòssils.Renewables 2011 Global Status Report, page 25, Hydropower, REN21, published 2011, accessed 2016-02-19.
Centrals hidroelèctriques
Les centrals hidroelèctriques utilitzen l'energia mecànica de l'aigua embassada per l'obra de presa ("dic" si no és molt gran) que fa de barrera. L'aigua circula a través d'una canonada on l'energia potencial es transforma en energia cinètica. La força de l'aigua fa girar el conjunt de turbines, generadors i alternadors, generant l'energia elèctrica de corrent altern. En aquest cas, l'energia extreta de l'aigua depèn del cabal, de la diferència d'altura d'on s'extreu l'aigua i del tipus, altura i mida de les turbines.
Trobarem centrals hidràuliques a les zones on hi hagi cabals d'aigua (rius i llacs) i diferències de nivell importants. A Catalunya, aquestes centrals es concentren preferentment a les valls del Pirineu i a les conques dels rius Ter, Llobregat, Segre i les Nogueres Pallaresa i Ribagorçana.
A Catalunya la majoria de centrals són minihidràuliques, que no requereixen cabals de rius tan importants com les hidràuliques grans, i tenen els avantatges de ser fonts d'energia menys centralitzades, amb la qual cosa la societat civil en té més control i poder a nivell local, també té menys dependència energètica, té els avantatges d'un "producte kilòmetre zero" (impacte a l'economia local, menys cost de transport, etc.), i molt menor impacte ambiental.
Història miniatura|upright=1.15|Central hidroelèctrica del museu "Under the Town" a Sèrbia, construïda en 1900One of the Oldest Hydroelectric Power Plants in Europe Built on Tesla’s Principels, Explorations in the History of Machines and Mechanisms: Proceedings of HMM2012, Teun Koetsier and Marco Ceccarelli, 2012. L'energia hidràulica s'ha utilitzat des de l'antiguitat per moldre la farina i realitzar altres tasques. A mitjan de la dècada de 1770, l'enginyer francès Bernard Forest de Belidor va publicar Architecture Hydraulique, que descrivia les màquines hidràuliques d'eix vertical i horitzontal. A finals del segle XIX es va desenvolupar el generador elèctric i llavors es va poder acoblar als sistemes hidràulics. La creixent demanda de la Revolució Industrial també va impulsar el seu desenvolupament. En 1878, William Armstrong va desenvolupar el primer esquema hidroelèctric del món a Cragside, Northumberland, Anglaterra. Va ser utilitzat per alimentar una sola llum d'arc en la seva galeria d'art. L'antiga «central elèctrica de Schoelkopf No. 1» prop de les cataractes del Niàgara, en el costat estatunidenc, va començar a produir electricitat en 1881. La primera central hidroelèctrica d'Edison, la planta de Vulcan Street, va començar a funcionar el 30 de setembre de 1882 a Appleton, Wisconsin, amb una potència de sortida d'uns 12,5 quilowatts. En 1886 hi havia 45 centrals hidroelèctriques als Estats Units i el Canadà. Al 1889 hi havia només als Estats Units unes 200.
miniatura|Casa d'hidrogeneradors d'electricitat del Castell de Warwick, utilitzada per al castell des de 1894 fins a 1940
A principis del segle XX les companyies comercials estaven construint moltes petites centrals hidroelèctriques a les muntanyes prop de les àrees metropolitanes. Grenoble, França, va celebrar l'Exposició Internacional d'Energia Hidroelèctrica i Turisme amb més d'un milió de visitants. En 1920, atès que el 40% de l'energia produïda als Estats Units era hidroelèctrica, la Federal Power Act es va promulgar com a llei. La Legislació va crear la Comissió Federal d'Energia per regular les centrals hidroelèctriques en terra i aigua federals. A mesura que les centrals elèctriques es van fer més grans, les seves preses associades van desenvolupar propòsits addicionals per incloure el control d'inundacions, el reg i la navegació. Va ser necessari un finançament federal per al desenvolupament a gran escala i es van crear corporacions de propietat federal com la Tennessee Valley Authority en 1933 i Bonneville Power Administration en 1937. A més, la Oficina de Reclamació, que havia iniciat una sèrie de projectes de reg en l'oest dels Estats Units a principis del , ara estava construint grans projectes hidroelèctrics, com la Presa Hoover de 1928. El Cos d'Enginyers de l'Exèrcit dels EUA també va participar en el desenvolupament hidroelèctric i va completar la Presa de Bonneville en 1937 i va ser reconegut per la Llei de Control d'Inundacions de 1936 com la principal agència federal de control d'inundacions.
Les centrals hidroelèctriques van continuar creixent al llarg del segle XX. L'energia hidroelèctrica va ser anomenada «carbó blanc» per la seva potència i abundància. La central elèctrica de 1.345 MW de la presa Hoover va ser la central hidroelèctrica més gran del món en 1936; va ser eclipsada per la Presa Grand Coulee de 6.809 MW en 1942. La Presa d'Itaipú es va obrir en 1984 a Sud-amèrica com la més gran, amb 14.000 MW, però va ser superada en 2008 per la Presa de les Tres Gorgues a la Xina amb 22.500 MW. La hidroelectricitat eventualment proveiria a alguns països, entre ells Noruega, República Democràtica del Congo, Paraguai i Brasil, amb més del 85% de la seva electricitat. Actualment, els Estats Units tenen més de 2.000 centrals hidroelèctriques que subministren el 6,4% de la seva producció elèctrica total, que és el 49% de la seva electricitat renovable.
Potencial futur El potencial tècnic per al creixement de l'energia hidroelèctrica a tot el món és, 71% a Europa, 75% a Amèrica del Nord, 79% a Amèrica del Sud, 95% a Àfrica, 95% a Orient Mitjà, 82% a Àsia Pacífic. Les realitats polítiques dels nous embassaments als països occidentals, les limitacions econòmiques al tercer món i la falta d'un sistema de transmissió en àrees subdesenvolupades, donen com a resultat la possibilitat de desenvolupar el 25% del potencial restant abans de 2050, i la major part està a l'Àrea d'Àsia Pacífic. Alguns països estan altament desenvolupats però tenen molt poc espai per créixer en aquest sector, com per exemple Suïssa 12% i Mèxic 20%.
Mètodes de generació miniatura|Fila de turbines en la central elèctrica del Nihuil II a Mendoza, Argentina miniatura|upright=0.9|Un antic corredor de turbina en exhibició a la presa de Glen Canyon miniatura|Tall transversal d'una presa hidroelèctrica convencional miniatura|Una típica turbina d'aigua i un generador elèctric
Preses convencionals La major part de l'energia hidroelèctrica, prové de l'energia potencial de les aigües embassades que impulsen una turbina i un generador elèctric. La potència extreta de l'aigua depèn del volum i de la diferència d'altura entre la font i la sortida de l'aigua. Aquesta diferència d'altura es diu càrrega hidràulica. Un tub gran o comporta, condueix l'aigua des del dipòsit a la turbina.
Emmagatzematge per bombament
Aquest mètode produeix electricitat per satisfer els becs de demanda en moure l'aigua entre embassaments a diferents cotes. En moments de baixa demanda elèctrica, l'excés de capacitat de generació s'utilitza per bombar aigua al dipòsit més alt. Quan la demanda augmenta, l'aigua s'allibera de nou en l'embassament inferior a través d'una turbina. Els esquemes d'emmagatzematge per bombament proporcionen actualment els mitjans més importants comercialment per a l'emmagatzematge d'energia a la xarxa a gran escala i milloren el factor de capacitat diària del sistema de generació. L'emmagatzematge per bombament no és una font d'energia, i apareix com un nombre negatiu en els llistats.
Corrent de riu Les estacions hidroelèctriques de passada són aquelles amb una capacitat de reserva petita o nul·la, per la qual cosa solament l'aigua provinent d'aigües més amunt està disponible per a la generació en aquest moment, i qualsevol excés de subministrament es perd sense ser utilitzat. Un subministrament constant d'aigua des d'un llac o un embassament existent aigües amunt és un avantatge significatiu en triar els llocs per al corrent del riu. Als Estats Units, l'energia hidroelèctrica del riu podria proporcionar 60.000 megawatts (80.000.000 cv), aproximadament el 13,7% de l'ús total en 2011 si està disponible contínuament.
Marea
Una central elèctrica de marees, també anomenada d'energia mareomotriu, aprofita l'augment i la caiguda diària de l'aigua del mar a causa de les marees; aquestes fonts són altament predictibles i, si les condicions permeten la construcció de reserves, també es poden utilitzar per generar energia durant períodes d'alta demanda. Aquests tipus d'esquemes hidroelèctrics, que són els menys comuns, utilitzen l'energia cinètica de l'aigua o fonts no danyades, com les rodes d'aigua per sota de la superfície. El poder de les marees és viable en un nombre relativament petit de llocs a tot el món ja que és necessari que la diferència de les altures aconseguides pel flux i el reflux sigui important. A Gran Bretanya, hi ha vuit llocs que podrien desenvolupar-se, que tenen el potencial de generar el 20% de l'electricitat utilitzada en 2012.
Grandàries, tipus i capacitats d'instal·lacions hidroelèctriques Grans instal·lacions Les centrals hidroelèctriques a gran escala es consideren més comunament com les instal·lacions de producció d'energia més grans del món, amb algunes instal·lacions hidroelèctriques capaces de generar més del doble de les capacitats instal·lades de les centrals nuclears més grans actuals.
Encara que no existeix una definició oficial per al rang de capacitat de les grans centrals hidroelèctriques, les instal·lacions de més d'uns pocs centenars de megawatts es consideren en general grans centrals hidroelèctriques.
Actualment, només quatre instal·lacions de més de 10 GW (10.000 MW) estan en funcionament a tot el món.
Lloc Estació País Localització Capacitat (MW) 1 Presa de les Tres Gorgues 22.500 2 Presa d'Itaipú 14.000 3 Presa de Xiluodu 13.860 4 Presa de Guri 10.200
Petita