Brugen af vandenergi går tilbage til antikken og er en integreret del af moderne termisk kraft- og vandkraftproduktion. Det kan også komme til at spille en vigtig rolle i nye energiproduktionsteknologier. Vandkraft er en af de mest populære typer ren energiproduktion.
Vanddamp i termiske kraftværker
Damp er en kraftfuld energikilde. Faktisk var opfindelsen af dampmaskinen i 1705 en vigtig katalysator for den industrielle revolution. I dag koger de fleste termiske kraftanlæg vand for at generere damp, som er rettet under højt tryk for at skabe elektricitet. Trykvanddamp bruges til at dreje kraftværksturbiner, som genererer elektrisk strøm.
Den varme, der kræves for at koge vand for at skabe damp, er resultatet af afbrænding af fossile brændstoffer eller kernefission i tilfælde af atomkraftværker. Termisk varme er den dominerende form for elproduktion i USA. Ifølge US Energy Information Administration (EIA), fossile brændstoffer genererede 63,6% af amerikansk elektricitet i 2018, mens yderligere 19,4% blev produceret af atomkraft.
Et andet eksempel på at bruge damp til el- og varmeenergi er geotermisk energi. Vand opvarmes inde fra Jorden for at skabe damp. I nogle tilfælde stiger damp naturligt op til overfladen, hvor den kan udnyttes til at generere elektricitet. I andre tilfælde kan koldt vand pumpes ned i brønde for at blive opvarmet, inden det udvindes.
Geotermisk energi tegner sig kun for 0,4% af amerikansk produktion. Men takket være det massive energiforbrug, Amerika pralede mest installeret geotermisk energikapacitet i ethvert land i 2018, ifølge en NS Energy-analyse. Den produktion på 16,7 milliarder kilowatt-timer topper selv Indonesien, hjemsted for fire af de største geotermiske projekter i verden.
Vandkraft
Vandkraft skabes ved fald af hurtigt rindende vand. Tidligere blev strømmende vand brugt til at dreje vandhjul til at drive grynmøller og tidlige savværker. Forholdet mellem vandkraft og elektricitet går tilbage til den tidligste periode af den elektriske tidsalder. Vand opbevares typisk i reservoirer og frigives til en lavere højde. Det kanaliseres gennem turbiner for at generere elektricitet. Vandkraft kan også genereres fra strømmende vand i floder (afløbsanlæg) samt vand, der strømmer fra reservoirer. Run-of-the-floden anlæg bruges til at levere elektricitet i mindre samfund og forårsager mindre miljøpåvirkning end reservoirlagring. De er populære i Kina.
Vandkraft er en vigtig kilde til elektrisk produktion i nogle lande. I USA spiller det dog en sekundær rolle. Det tegner sig for 7,5% af den amerikanske elproduktion. Spørgsmål som jorderhvervelse og miljøpåvirkning skaber barrierer for nye projekter. Det er også bemærkelsesværdigt, at reservoirer ofte udfører yderligere roller såsom vandforsyning og oversvømmelseskontrol, hvilket kan kompromittere deres rolle med hensyn til elproduktion.
Tidevandsenergi
Skabelsen af tidevandsenergi er et resultat af bevægelsen af havvand, der er forbundet med tidevandets stigning og fald. Det første tidevandskraftværk blev etableret i La Rance, Frankrig, og det største er i Sydkorea - Sihwa Lake Tidal Power Station. Ifølge National Geographic har USA ingen tidevandsproduktionsanlæg og kun en håndfuld steder, hvor produktion af tidevandsenergi ville være økonomisk gennemførlig. Andre lande, herunder Kina, Frankrig, England, Canada og Rusland, har mere potentielt levedygtige steder.
Mens tidevandsenergi er en vedvarende kilde, kan der være miljøpåvirkninger forbundet med installationer. På La Rance-anlægget uddøde for eksempel rødspætten - en type fladfiskearter - i området, mens hjemmehørende vandplanter blev kvalt i silt. Skiftet til et overskyet, siltet økosystem begunstigede spredningen af andre arter såsom blæksprutter, en slægtning til blæksprutter.
Andre typer vandenergi
Andre nichetyper af vandenergi vedrører lagring af energi i vandområder eller generering af elektricitet fra faldende regn. En applikation, der ses på med bevogtet optimisme, er væksten af alger på vandet. Denne algevækst kan høstes og bruges til at skabe biobrændstof.
En anden mulighed er lagring af solenergi i vand, som kan tappes til energiudtag. En interessant ny applikation involverer brugen af solenergi til at hjælpe med at afsalte havvand indesluttet i store tanke. Derefter, når der er brug for energi, kan salt genindføres i vandet for at frigive energi. Ifølge opfinderen kan elektricitet lagres meget billigere end i bly-syre-batterier.
Vand og energi har et vigtigt forhold, både direkte, som beskrevet i eksemplerne ovenfor, såvel som indirekte i processer som fracking. I fracking eller hydraulisk frakturering kan hver brønd kræve så mange som 7 millioner gallons vand. Det pumpes under jorden for at frigive indespærret olie eller naturgas.
Forholdet mellem vandenergi og civilisation går tilbage til oldtiden og giver sammen med andre bæredygtige energikilder såsom solenergi håb for forsyningen af ren energi i fremtiden.
