Niagarské vodní elektrárny jsou soustava vodních děl využívajících vodní energii řeky Niagary v okolí Niagarských vodopádů. Kromě funkčních elektráren, které patří mezi nejvýkonnější vodní elektrárny v Severní Americe, je zde i mnoho technických staveb, pro jejich historický význam i unikátní technickou architekturu zařazených nejen v registru národních technických památek, ale i v seznamu objektů Mezinárodní komise pro ochranu průmyslového dědictví.  

Historie Počátky zájmu o energetické využití řeky Niagary sahají do dob, kdy nebylo nic známo o praktickém využití elektřiny. Po dobu 150 let tak řeka pouze poháněla mlýny, pily, vodní kovárny a nakonec místní průmyslové provozovny, kdy energie vody byla využita buď přímým odběrem pohybové energie na hřídeli nebo rozvodem stlačeného vzduchu z vodou poháněných kompresorových stanic. Na konci 19. století přivedla síla Niagary ke svým břehům nejvýznamnější představitele vědy a průmyslu své doby, jakými byli například lord Kelvin, Nikola Tesla či George Westinghouse. Během budování prvních elektráren na březích Niagary přišlo i konečné vítězství střídavého proudu v tzv. "válce proudů" a na základě zkušeností z prvních let provozu se vyvíjel univerzální model pro výstavbu dalších velkých hydroenergetických děl.

Historie výstavby na americkém břehu Prvním uživatelem síly řeky Niagary byl Daniel Joncairs, který v roce 1759 zakoupil práva na používání říční vody z amerického břehu. Zhruba 800 m nad hranou americké části vodopádů vyhloubil koryto pro vedení vody pro spodní náhon vodního kola, kterým poháněl pilu. Nevyužíval tedy celého spádu niagarského stupně, ale jenom části spádu na říčním prahu nad vodopády. vlevo|náhled| Nikola Tesla V roce 1805 zakoupili ve veřejné dražbě v New Yorku bratři Augustus a Peter Porterovi práva na využití americké části vodopádů. V korytu Joncairsovy pily vybudovali pohon mlýna a koželužny. Plány obou bratrů byly velkolepé a nadčasové: vybudovat lodní dopravu mezi jezerem Erie a Ontario  po kanálu mezi horní a dolní řekou a zužitkovat získaný energetický stupeň na hraně skalního srázu asi 500 m pod vodopády. Sny o vytvoření dopravní cesty ukončil Erijský průplav, dobudovaný roku 1825, zahájení prací na energetickém kanálu zabránil nedostatek prostředků a nezájem investorů. Oba bratři zemřeli ještě před započetím výkopových prací.

V roce 1853 vznikla společnost Niagara Falls Hydraulic Power & Manufacturing Company a získala práva na využití řeky. Práce na budování kanálu o šířce 35 m a hloubce 2,4 m začaly v roce 1860 a kanál byl hotov o rok později. Voda z řeky Niagara se ocitla nad skalním útesem na novém místě pod americkými vodopády, připravená zásobovat nová vodní díla na spádu přes 60 metrů. První malá turbina se na dolním břehu řeky roztočila v roce 1876 a poskytovala zpočátku pouze výkon mechanický (pohybový), až v roce 1882 začala pohánět první dynama. Stejnosměrný proud nemohl být přenášen na vzdálenosti větší než dva kilometry, a tak vyrobená elektřina osvětlovala jen několik ulic  v městečku Niagara Falls a poháněla motory jednoho mlýna. Elektrárna se sice stala turistickou atrakcí, ale za tři roky byla předmětem konkurzu.

náhled|George Westinghouse V době vzniku první elektrárny, nazvané později Schoellkopf No.1, nebyla shoda názorů na konstrukci turbíny ani na budoucí využití vyrobené elektrické energie. Voda přivedená kanálem ke stěně říčního břehu, začala brzy přepadat z vyústění množství náhonů, které se podle konstrukce a počtu vodních kol nacházely ve výši 35 až 60 m nad hladinou. Nad umělými vodopády, které byly stejně úchvatné a turisticky přitažlivé jako vodopády přírodní, vyrostly objemné budovy vodních mlýnů i jiných průmyslových provozoven a nad skalním srázem vyrostla nová průmyslová oblast, nazývaná Mlýnská čtvrť (Mill District).

Plán na větší využití energie řeky předložil roku 1886 inženýr Thomas Evershed, který předpokládal výkon kolem 200 000 koňských sil. Tento projekt předpokládal vybudování obrovského tunelu pod městem Niagara Falls a umístění strojního zařízení hluboko pod zemí. Sdružení zastánců tohoto projektu neslo název Niagara River Hydraulic Tunnel Power & Sewer Company. Právo na využití Niagary se stalo opět majetkem státu New York a v roce 1886  začaly první práce na projektu, který byl o tři roky později zastaven jako nerentabilní. V roce1889 vznikla společnost Cataract Construction Corporation, která zajistila dostatečné finanční krytí pro Evershedův projekt. Práce na projektu v omezeném rozsahu pokračovaly s tím, že během budování podzemních prostor bude vyřešen způsob osazení turbín a přenosu energie. V té době probíhala tzv. válka proudů. Zatímco Edison ve svých laboratořích zbytečně usmrcoval zvířata, aby přesvědčil průmyslový svět, jak je střídavý proud nebezpečný, Nikola Tesla v roce 1893 na světové výstavě v Chicagu definitivně vyvrátil odpor vůči střídavému proudu – přesněji řečeno proti vysokému napětí. Konečným výsledkem na břehu Niagary byla moderní vodní elektrárna Adams I. s výkonem neslýchaných 50 tisíc koňských sil, přenášeným vysokonapěťovým systémem firmy Westinghouse do 40 km vzdáleného města Buffalo. Začátkem 20. století byla v místech Mlýnské čtvrti vybudována elektrárna Schoellkopf, která až do katastrofy v roce 1956 dodávala do veřejné sítě většinu z výroby elektrické energie na americkém břehu řeky.

V současné době pracuje voda odebraná na americkém břehu v mohutné elektrárně Roberta Mosese naproti jejímu kanadskému protějšku, elektrárně Sir Adam Beck.

Historie výstavby na kanadském břehu Vývoj vodní energetiky na kanadském břehu ovlivnila Komise královny Viktorie, která v roce 1883 označila celou oblast podél kanadského břehu mezi Eriským jezerem a jezerem Ontario jako chráněnou oblast, tzv. Parkland. Na západním břehu Niagary tak sice nevznikla obdoba americké Mlýnské čtvrti, nicméně vytvoření a údržba parkové oblasti byla mnohem dražší než se očekávalo. Již v devadesátých letech 19. století pak došlo k pronájmu části kanadských vod americkým průmyslovým společnostem. Začátek výstavby vodních děl na kanadském břehu Niagary se datuje k roku 1893, tedy k období výstavby elektrárny Adams. První kanadská vodní elektrárna byla také její zmenšenou kopií. Nacházela se v těsné blízkosti hrany kanadských vodopádů a zásobovala stejnosměrným proudem tzv. Říční železnici.

Dalšími kopiemi Adamsovy elektrárny byly Rankinova elektrárna, dostavěná v roce 1905, a elektrárna Toronto, uvedená do provozu v roce 1906. V roce 1905 byla dostavěna elektrárna Ontario, jejíž opuštěná strojovna stojí na břehu řeky pod hlavní kanadskou výhledovou terasou. Stejným způsobem jako na americkém břehu se ubíral i vývoj kanadské hydroenergetiky. Provoz všech historických elektráren byl ukončen a voda směrována k nejvyššímu místu říčního kaňonu, k mohutné elektrárně Sir Adam Beck naproti jejímu americkému protějšku, elektrárně Roberta Mosese.

Kanadská vodní energetika na břehu Niagary je tak v podstatě zrcadlová vůči americkému břehu s tím, že ve vývoji chybí fáze Mlýnské čtvrti. 

Elektrárny na americkém břehu

Adamsovy elektrárny Společnost Niagara Falls Power Company vybudovala v letech 1898 až 1894 přes dva kilometry dlouhý tunel, spojující v hloubce 49 m horní a dolní hladinu řeky mezi vodopády. Klenutý tunel byl 6 m vysoký a 5 m široký s vodorovnou základnou. Čtyřvrstvé cihlové obložení spotřebovalo přes 20 miliónů cihel a bylo vytěženo 300 000 t horniny. Voda z řeky byla přivedena povrchovým kanálem v místech nad začátkem peřejí americké části vodopádů, asi 50 m nad ostrovem Goat Island. Dodnes je v těchto místech malý záliv mezi řekou a silnicí.

První voda byla propuštěna kanálem v roce 1894, ale stále se ještě hledalo řešení, jak ji využít. Jednou z prvních možností byl pronájem společnosti na výrobu hliníku pro instalaci vlastních turbín a generátorů jakož i pronájem sousedním papírnám k odběru přímé mechanické síly. Nakonec bylo rozhodnuto o stavbě vlastní elektrárny.

Pro strojovnu byla vyhloubena šachta do hloubky spodního tunelu, na jejímž dně byly umístěny turbíny. Přenos mechanické síly do alternátorů, umístěných nad zemí byl realizován  hřídeli o průměru 1 m. V době budování šachty pro soustrojí již v Německu řeka Neckar zásobovala elektrickou energií 175 km vzdálené město pomocí střídavého proudu na základě výzkumů německého konstruktéra polsko-ruského původu Michaila Osipoviče Dolivo-Dobrovolského. Americká odborná veřejnost se začala rychle přiklánět k Teslovým návrhům. Ve výběrovém řízení na vodní stroj zvítězila švýcarská firma Paula Piccarda, která navrhla stroj vlastní konstrukce o výkonu 5 000 koňských sil, tedy 3,7 MW. Jako první byl zprovozněn švýcarský originál a k němu byly podle Piccardovy dokumentace umístěny další tři turbíny vyrobené v amerických závodech. Turbína zvítězila v soutěži pro nejlepší výsledky v regulaci otáček. Jednalo se v podstatě o vertikální turbínu se dvěma Fourneyronovými koly, z nichž voda odstřikovala ve dvou vrstvách do volného prostoru. Závod Aluminium Company v Niagara Falls získal energii pro výrobu hliníku z bauxitu a dráty z tohoto materiálu, napjaté mezi  stožáry, vedly směrem k městu Buffalo. 15. listopadu 1896 bylo město Bufallo osvětleno žárovkami se střídavým napětím. Tímto byl ukončen projekt, který se stal modelem pro další vývoj nejen vodní energetiky. Řešení Adamsova závodu bylo modelem pro kanadské projekty: Elektrárnu Říční železnice, Rankin a Toronto.

Celkový počet deseti turbín doplnilo šest soustrojí Francisových, které díky savkám zvětšily pracovní výšku vody zhruba o výšku turbíny Piccardovy. Elektrárna byla pojmenována po řediteli společnosti Adams Powerhouse 1. O něco výkonnější kopie nazvaná Adams Powerhouse 2 byla vybudována na druhém břehu vstupního kanálu.

Obě elektrárny dodávaly do sítě energii o výkonu cca 80 MW do října 1961. Po ukončení provozu byly stanice elektráren zbourány a pracovní šachty včetně návodního kanálu zasypány. Jako technická památka mimořádného významu zůstala na místě transformátorovna s původními Teslovými transformátory.

Návštěvníky kanadského břehu Niagary může u Duhového mostu upoutat zpěněná hladina proudu, mířící kolem protějšího břehu protiproudem řeky k americkým vodopádům. Je tvořena nazelenalou chlorovanou vodou z čističky odpadních vod, vypouštěných do řeky historickým kanálem Adamsových elektráren.

Schoellkopfova elektrárna náhled|Schoellkopfova elektrárna 3 a,b,c náhled|Řemenový pohon dynama v No.1 Jacob Friedrich Schoellkopf koupil v roce 1877 kanály, na nichž v krátké době vyrostla Mlýnská čtvrť. První elektrárna na niagarském stupni na stejnosměrný proud z roku 1882 byla pojmenována Schoellkopf No.1, V roce 1898 byla v bezprostřední blízkosti postavena druhá stanice s výkonem kolem 25 MW na střídavý proud.

Mlýnská čtvrť, ze začátku tolik atraktivní pro turisty, se časem stala špinavým průmyslovým prostorem s rostoucí kriminalitou. Smog z továrních komínů se často držel dlouhou dobu nad vodopády. Začátkem dvacátého století byla Mlýnská čtvrť zbourána, výtoky z mlýnských kanálů zahrazeny masivní cihlovou zdí a voda přivedena k turbínám elektráren moderního typu, s budovami na břehu dolní řeky. Celkový stanovený výkon všech tří stanic v roce 1924 byl 340 MW.

Dvě ze tří stanic byly zničeny 7. června 1956, kdy se během 40 vteřin rozlomila zeď, zadržující vodní stěnu plněnou kanály původní Mlýnské čtvrti. Ze dvaceti pracovníků elektrárny se většině podařilo utéci pod ochranu vedlejší zdi, tři byli vyloveni z řeky a tak si katastrofa vyžádala jenom jednu lidskou oběť. Zbylá ze tří stanic pracovala až do roku 1961, kdy byla zrušena v rámci prací na nové elektrárně Roberta Mosese.  

Elektrárna Roberta Mosese