Korištenje energije vode datira još iz antike i sastavni je dio suvremene proizvodnje termoenergije i hidroelektrana. Također bi moglo igrati važnu ulogu u novim tehnologijama za proizvodnju energije. Hidroenergija je jedna od najpopularnijih vrsta proizvodnja čiste energije.
Vodena para u termoelektranama
Para je snažan izvor energije. Zapravo, izum parnog stroja 1705. bio je ključni katalizator za industrijsku revoluciju. Danas većina termoenergetskih postrojenja kuha vodu kako bi proizvela paru, koja se usmjerava pod visokim tlakom za stvaranje električne energije. Vodena para pod tlakom koristi se za okretanje turbina elektrane, čime se proizvodi električna energija.
Toplina potrebna za kuhanje vode za stvaranje pare rezultat je izgaranja fosilnih goriva ili nuklearne fisije u slučaju nuklearnih elektrana. Toplinska toplina je dominantan oblik proizvodnje električne energije u Sjedinjenim Državama. Prema Uprava za energetske informacije SAD-a (EIA), fosilna goriva proizvela su 63,6% električne energije u SAD-u u 2018., dok je dodatnih 19,4% proizvedeno nuklearnom energijom.
Drugi primjer korištenja pare za električnu i toplinsku energiju je geotermalna energija. Voda se zagrijava iz unutrašnjosti Zemlje kako bi se stvorila para. U nekim slučajevima para se prirodno diže na površinu gdje se može iskoristiti za proizvodnju električne energije. U drugim slučajevima, hladna voda može se pumpati u bušotine da se zagriju, prije nego što se izvuče.
Geotermalna energija čini samo 0,4% proizvodnje u SAD-u. Međutim, zahvaljujući velikoj potrošnji energije, Amerika se najviše pohvalila instalirani geotermalni kapacitet bilo koje zemlje u 2018., prema analizi NS Energy. Ta proizvodnja od 16,7 milijardi kilovat-sati nadmašuje čak i Indoneziju, dom četiri najveća geotermalna projekta na svijetu.
Hidroenergija
Hidroenergija je nastala padanjem brze tekuće vode. U prošlosti se tekuća voda koristila za okretanje vodenih kotača za pogon mlinova i prvih pilana. Odnos između hidroenergije i električne energije datira još iz najranijeg razdoblja električnog doba. Voda se obično skladišti u rezervoarima i ispušta na nižu nadmorsku visinu. Usmjerava se kroz turbine za proizvodnju električne energije. Hidroenergija se također može generirati iz tekuće vode u rijekama (protočne biljke) kao i voda koja teče iz akumulacija. Protočna postrojenja koriste se za opskrbu električnom energijom u manjim zajednicama i uzrokuju manji utjecaj na okoliš od akumulacijskih postrojenja. Popularni su u Kini.
Hidroelektrična energija ključni je izvor proizvodnje električne energije u nekim zemljama. U SAD-u, međutim, igra sporednu ulogu. Zauzima 7,5% električne proizvodnje u SAD-u. Pitanja kao što su otkup zemljišta i utjecaj na okoliš stvaraju prepreke novim projektima. Također je vrijedno spomena da akumulacije često imaju dodatne uloge kao što su opskrba vodom i kontrola poplava, što može ugroziti njihovu ulogu u proizvodnji električne energije.
Energija plime i oseke
Stvaranje energije plime i oseke rezultat je kretanja oceanske vode povezanog s porastom i padom plime i oseke. Prva plimna elektrana izgrađena je u La Ranceu u Francuskoj, a najveća je u Južnoj Koreji — plimna elektrana Sihwa Lake. Prema National Geographicu, SAD nema postrojenja za proizvodnju energije plime i oseke i samo nekoliko lokacija gdje bi proizvodnja energije plime bila ekonomski isplativa. Druge zemlje, uključujući Kinu, Francusku, Englesku, Kanadu i Rusiju, imaju više potencijalno održivih lokacija.
Iako je energija plime i oseke obnovljiv izvor, s instalacijama mogu postojati utjecaji na okoliš. U postrojenju La Rance, na primjer, iverak—vrsta plosnate ribe—izumro je na tom području, dok su se autohtone vodene biljke ugušile u mulju. Prelazak na mutni, muljeviti ekosustav pogodovao je širenju drugih vrsta poput sipe, rođaka liganja.
Druge vrste vodene energije
Ostale niše vrsta vodene energije odnose se na skladištenje energije u vodenim tijelima ili proizvodnju električne energije iz kiše. Jedna primjena na koju se gleda sa suzdržanim optimizmom je rast algi u vodi. Ovaj rast algi može se sakupiti i koristiti za stvaranje biogoriva.
Druga mogućnost je skladištenje sunčeve energije u vodi, koja se može koristiti za povlačenje energije. Jedna zanimljiva nova primjena uključuje korištenje solarne energije za desalinizaciju oceanske vode zatvorene u velikim spremnicima. Zatim, kada je potrebna energija, sol se može ponovno unijeti u vodu kako bi se oslobodila energija. Prema izumitelju, struja se može pohraniti mnogo jeftinije nego u olovnim baterijama.
Voda i energija imaju važan odnos, kako izravno, kao što je navedeno u gornjim primjerima, tako i neizravno u procesima kao što je fracking. U postupku frackinga ili hidrauličkog frakturiranja, svaka bušotina može zahtijevati čak 7 milijuna galona vode. Pumpa se pod zemlju kako bi se oslobodila zarobljena nafta ili prirodni plin.
Odnos vodene energije i civilizacije seže u davna vremena i zajedno s drugim održivim izvorima energije kao što je solarna, daje nadu za opskrbu čistom energijom u budućnosti.
