mini| Hidroelektrana Tri klanca u središnjoj Kini najveći je svjetski pogon za proizvodnju električne energije bilo koje vrste.|300x300px Hidroelektrična energija jest električna energija dobivena od mehaničke energije vode. Predstavlja 14 % svjetske električne energije, gotovo 4210 TWh u 2023., što je više od svih ostalih obnovljivih izvora zajedno, a također i više od nuklearne energije. Hidroenergija može na zahtjev osigurati velike količine električne energije s niskim udjelom potrošnje ugljika, što je čini ključnim elementom za stvaranje sigurnih i čistih sustava opskrbe električnom energijom. Hidroelektrana koja ima branu i akumulaciju vode fleksibilan je izvor jer se količina proizvedene električne energije može povećati ili smanjiti u kratkom vremenu kao odgovor na promjenjivu potražnju.
Nakon gradnje, hidroelektrana ne proizvodi izravan otpad i gotovo uvijek emitira znatno manje stakleničkih plinova od energetskih postrojenja na fosilna goriva.Renewables 2011 Global Status Report, page 25, Hydropower , REN21, published 2011, accessed 2016-02-19. Međutim, kada se gradi u nizinama kišnih šuma, gdje je dio šume potopljen, mogu se emitirati znatne količine stakleničkih plinova. Izgradnja hidroelektrana može imati značajan utjecaj na okoliš, prvenstveno u gubitku obradivog zemljišta i raseljavanju stanovništva. One također narušavaju ekosustave rijeka, utječući na staništa, zamuljivanje i eroziju. Dok brane mogu ublažiti rizike od poplava, kolaps brana može imati katastrofalne učinke.
Godine 2021. globalno instalirani hidroenergetski kapaciteti dosegli su gotovo 1400 GW, što je najviše među svim tehnologijama obnovljive energije.IEA (2022), Renewables 2022, IEA, Paris https://www.iea.org/reports/renewables-2022, License: CC BY 4.0 Hidroenergija ima značajan udjel u zemljama poput Brazila, Norveške i Kine. Energija plime i oseke može se koristiti u pogodnim obalnim područjima.
Kina je 2022. godine dodala 24 GW hidroelektrične snage, što čini gotovo tri četvrtine globalnih povećanja kapaciteta hidroelektrana. Europa je dodala 2 GW, svoj najveći iznos od 1990. Globalno je 2022. proizvodnja hidroelektrične energije porasla za 70 TWh (+2 %), ostajući najveći obnovljivi izvor energije i nadmašujući sve druge tehnologije njezine proizvodnje zajedno.
Povijest Hidroenergija se od davnina koristla za mljevenje žita i druge poslove. U kasnome 18. stoljeću hidraulička energija osigurala je energiju potreban za početak industrijske revolucije. Sredinom 1700-ih francuski je inženjer Bernard Forest de Bélidor objavio Architecture Hydraulique, u kojemu su opisani hidraulični strojevi s okomitom i vodoravnom osi, a 1771. kombinacija vodene snage, stroja za predenje i kontinuirane proizvodnje Richarda Arkwrighta odigrala je značajnu ulogu u razvoju tvorničkih sustava.Maxine Berg, The age of manufactures, 1700-1820: Industry, innovation and work in Britain (Routledge, 2005). U 1840-ima razvijene su hidrauličke mreže za proizvodnju i prijenos hidroenergije krajnjim korisnicima.
Do kraja 19. stoljeća razvijen je električni generator koji se mogao spojiti s hidraulikom, a rastuća potražnja industrijske revolucije poticala je razvoj u tom smjeru. William Armstrong 1878. godine u Cragsideu u Northumberlandu u Engleskoj razvio je prvu hidroelektranu na svijetu, a koristio ju je za napajanje lučne svjetiljke u svojoj umjetničkoj galeriji. Stara elektrana Schoelkopf br. 1 u blizini slapova Niagare počela je proizvoditi električnu energiju 1881. godine; ona je korištena za manji broj lučnih svjetiljaka u mjestu Niagara Falls. Prva Edisonova hidroelektrana Vulcan Street Plant proradila je 30. rujna 1882. u Appletonu u Wisconsinu, sa snagom od oko 12,5 kilovata. Do 1886. bilo je 45 hidroelektrana u SAD-u i Kanadi; a do 1889. bilo ih je 200 samo u SAD-u. mini| Pogon elektrogeneratora dvorca Warwick na vodeni pogon, korištena za proizvodnju električne energije za dvorac od 1894. do 1940. Početkom 20. stoljeća mnoge su male hidroelektrane gradile komercijalne tvrtke u planinama u blizini gradskih područja. U Grenobleu je1925. Međunarodnu izložbu hidroenergije i turizma posjetilo više od milijun posjetitelja. Kako su elektrane postajale sve veće, njihove povezane brane omogućile su kontrolu poplava, navodnjavanje i plovidbu. Američki Bureau of Reclamation koji je početkom 20. stoljeća započeo niz projekata navodnjavanja na zapadu zemlje, sada je gradio velike energetske sustave kao što je Hooverova brana iz 1928. godine.
Hidroelektrane su se nastavile povećavati tijekom 20. stoljeća. Početna elektrana na Hooverovoj brani od 1345 MW bila je najveća svjetska hidroelektrana 1936.; zasjenila ju je 1942. hidroelektrana Grand Coulee od . Hidroelektrana Itaipu otvorena je 1984. u Južnoj Americi kao najveća, sa snagom od , ali ju je 2008. nadmašila hidroelektrana Tri klanca u Kini s 22,5 GW. Hidroelektrična energija sada opskrbljuje zemlje poput Norveške, Demokratske Republike Kongo, Paragvaja i Brazila s više od 85 % njihove električne energije.
Budući potencijal Neke su zemlje do kraja razvile svoj hidroenergetski potencijal i imaju vrlo malo prostora za rast: Švicarska proizvodi 88 % svog potencijala, a Meksiko 80 %. Godine 2021. Međunarodna agencija za energiju (IEA) izjavila je da su potrebni dodatni napori kako bi se ograničile klimatske promjene. Godine 2022. objavila je glavnu prognozu od dodanog 141 GW stvorenog hidroenergijom u razdoblju od 2022. do 2027., što je malo niže od implementacije od 2017. do 2022. godine. Budući da su vremena za dobivanje ekoloških dozvola i izgradnju duga, procjenjuju da će hidroenergetski potencijal ostati ograničen, sa samo dodatnih 40 GW koji se smatraju mogućima u scenariju ubrzanog razvoja.
IEA je 2021. istaknula velike potrebe za modernizacijom postojećih sustava.
Osobine Električna energija predstavlja jedan od najčišćih oblika energije. Mogućnosti dobivanja električne energije raznovrsne su, a najprihvatljiviji su načini dobivanja iz obnovljivih izvora energije, kao što su hidroelektrane, vjetroelektrane te solarne elektrane. Od obnovljivih izvora energije hidroelektrane su najraširenije. Njihov je udio među obnovljivim izvorima energije oko 88 % (podatak za 2005. godinu). To je posljedica više čimbenika. Za razliku od vjetra ili sunca, čiji intenzitet je nepredvidljiv te ovisi o meteorološkim prilikama, voda, odnosno njen volumni protok, je puno stabilniji i stalniji tijekom godine. To znači da je i opskrba električnom energijom pouzdanija. Također, vrlo zanimljiva skupina hidroelektrana su reverzibilne hidroelektrane, koje omogućavaju dva režima rada, te kao takve su vrlo isplative i poželjne za izgradnju. Procjenjuje se da je 2005. godine 20 % ukupne svjetske potrošnje električne energije bilo opskrbljeno upravo energijom iz hidroelektrana, što je približno 816 GW.
Prednosti mini| Elektrana Ffestiniog može proizvesti 360 MW električne energije unutar 60 sekundā od pojave potražnje.
Fleksibilnost Hidroenergija je fleksibilan izvor električne energije jer elektrane mogu u kratkom roku povećavati i smanjivati proizvodnju kako bi se prilagodile promjenjivim zahtjevima za energijom. Hidroturbine imaju vrijeme pokretanja reda veličine nekoliko minuta. Iako je baterija brža, njezin je kapacitet malen u usporedbi s hidroenergijom. Potrebno je manje od 10 minuta da se većina hidroelektrana dovede od hladnog pogona do punog opterećenja; ovo je brže od nuklearne energije i gotovo svih fosilnih goriva. Proizvodnja električne energije također se može brzo smanjiti kada postoji višak proizvodnje električne energije. Stoga se ograničeni kapacitet hidroelektrana općenito ne koristi za proizvodnju bazične energije, osim kada treba isprazniti akumulacije zbog poplava ili zadovoljiti nizvodne potrebe za vodom. Umjesto toga, one mogu poslužiti kao rezerva za sporije generatore električne energije.
Snaga visoke vrijednosti Glavna prednost konvencionalnih hidroelektrana s akumulacijama njihova je sposobnost skladištenja vode po niskoj cijeni za kasniju upotrebu u vidu čiste električna energija visoke vrijednosti. Godine 2021. IEA je procijenila da akumulacije svih postojećih konvencionalnih hidroelektrana zajedno mogu pohraniti ukupno 1500 teravat-sati (TWh) električne energije u jednom punom ciklusu, što je oko 170 puta više energije od globalnog kapaciteta reverzibilnih hidroelektrana. Ne očekuje se da će kapacitet baterijskog skladištenja nadmašiti kapacitet skladištenja reverzibilnih elektrana tijekom 2020-ih. Kada se koristi za namirenje vršne snage za zadovoljenje potražnje, hidroelektrična energija ima veću vrijednost od bazične snage i mnogo veću vrijednost u usporedbi s povremenim izvorima energije kao što su vjetroelektrane i sunčeve elektrane.
Hidroelektrane imaju dug ekonomski vijek, a neke elektrane rade i nakon 50-100 godina.Hydropower – A Way of Becoming Independent of Fossil Energy? Operativni troškovi rada obično su niski jer su postrojenja automatizirana i imaju malo osoblja tijekom normalnog rada.
Tamo gdje brane imaju višestruku namjenu mogu im se dodati hidroelektrane uz relativno niske troškove izgradnje, pružajući koristan dotok prihoda za nadoknadu troškova rada brane. Izračunato je da će prodaja električne energije iz hidroelektrane Tri klanca pokriti troškove izgradnje nakon 5 do 8 godina pune proizvodnje. Međutim, neki podaci pokazuju da će u većini zemalja velike hidroelektrane biti preskupe i predugo će se graditi da bi se ostvario pozitivan povrat prilagođen riziku, osim ako se ne uvedu odgovarajuće mjere upravljanja rizikom.
Velika prednost je što ne koriste fosilna goriva za pokretanje turbine i električnog generatora. Time električna energija nastala u hidroelektranama postaje rentabilnija te neovisna o cijeni i ponudi fosilnih goriva na tržištu. Hidroelektrane imaju predviđen dulji životni vijek nego elektrane na fosilna goriva.
Prikladnost za industrijske primjene Dok mnogi hidroelektrični projekti opskrbljuju javne električne mreže, neki su stvoreni samo za industrijska poduzeća. Namjenski projekti hidroelektrana često se grade kako bi se osigurale znatne količine električne energije potrebne za postrojenja za elektrolizu u proizvodnji aluminija. Brana Grand Coulee prešla je na podršku Alcoa aluminiju u Bellinghamu, Washington, Sjedinjene Države za američke zrakoplove iz Drugog svjetskog rata prije nego što joj je bilo dopušteno opskrbljivati navodnjavanje i struju građanima (uz aluminijsku energiju) nakon rata. U Surinamu je akumulacija Brokopondo izgrađena za opskrbu električnom energijom za industriju aluminija Alcoa . Novozelandska elektrana Manapouri izgrađena je za opskrbu električnom energijom talionice aluminija u Tiwai Pointu.
Smanjena emisija CO2 Budući da brane hidroelektrana ne koriste gorivo, proizvodnja električne energije ne proizvodi ugljični dioksid . Dok se ugljični dioksid inicijalno proizvodi tijekom izgradnje projekta, a nešto metana godišnje ispusti rezervoari, hidroelektrane imaju jednu od najnižih emisija stakleničkih plinova u životnom ciklusu za proizvodnju električne energije. Nizak utjecaj hidroelektrične energije na stakleničke plinove posebno je prisutan u umjerenim klimatskim područjima . Veći utjecaj na emisiju stakleničkih plinova nalazi se u tropskim regijama jer rezervoari elektrana u tropskim regijama proizvode veću količinu metana od onih u umjerenim područjima.
Kao i drugi izvori nefosilnih goriva, hidroenergija također nema emisije sumpornog dioksida, dušikovih oksida ili drugih čestica.