Vandens energijos naudojimas atsirado dar senovėje ir yra neatsiejama šiuolaikinės šiluminės ir hidroenergijos gamybos dalis. Jis taip pat gali atlikti svarbų vaidmenį naujose energijos gamybos technologijose. Hidroenergija yra viena iš populiariausių rūšių švarios energijos gamyba.
Vandens garai šiluminėse elektrinėse
Garai yra galingas energijos šaltinis. Tiesą sakant, garo variklio išradimas 1705 m. buvo pagrindinis pramonės revoliucijos katalizatorius. Šiandien dauguma šiluminių elektrinių verda vandenį, kad generuotų garą, kuris aukštu slėgiu nukreipiamas elektros energijai gaminti. Slėginiai vandens garai naudojami jėgainių turbinoms sukti, kurios generuoja elektros energiją.
Šiluma, reikalinga vandeniui užvirti, kad susidarytų garai, atsiranda deginant iškastinį kurą arba branduolių dalijimąsi atominėse elektrinėse. Šiluminė šiluma yra dominuojanti elektros energijos gamybos forma JAV. Pagal JAV energetikos informacijos administracija (EIA), iškastinis kuras 2018 metais pagamino 63,6% JAV elektros energijos, o dar 19,4% buvo pagaminta naudojant branduolinę energiją.
Kitas garo panaudojimo elektros ir šilumos energijai pavyzdys yra geoterminė energija. Vanduo šildomas iš Žemės vidaus, kad susidarytų garai. Kai kuriais atvejais garai natūraliai kyla į paviršių, kur juos galima panaudoti elektros energijai gaminti. Kitais atvejais šaltas vanduo gali būti pumpuojamas į šulinius, kad būtų šildomas, prieš išgaunant.
Geoterminė energija sudaro tik 0,4% JAV gamybos. Tačiau dėl didelio energijos suvartojimo Labiausiai gyrėsi Amerika įdiegtų bet kurios šalies geoterminės energijos pajėgumų 2018 m., rodo „NS Energy“ analizė. Ši 16,7 milijardo kilovatvalandžių produkcija viršija net Indoneziją, kurioje vykdomi keturi didžiausi geoterminiai projektai pasaulyje.
Hidroenergetika
Hidroenergija sukuriama krentant greitai tekančiam vandeniui. Anksčiau tekantis vanduo buvo naudojamas vandens ratams sukti, kad maitintų malūnes ir ankstyvąsias lentpjūves. Santykis tarp hidroenergijos ir elektros energijos siekia ankstyviausią elektros amžiaus laikotarpį. Vanduo paprastai laikomas rezervuaruose ir išleidžiamas į žemesnį aukštį. Jis nukreipiamas per turbinas elektros energijai gaminti. Hidroenergija taip pat gali būti gaminama iš tekančio vandens upėse (upės bėgimo augalai), taip pat vanduo, tekantis iš rezervuarų. Upėje veikiantys įrenginiai naudojami elektros energijai tiekti mažesnėse bendruomenėse ir daro mažesnį poveikį aplinkai nei rezervuarų saugykla. Jie yra populiarūs Kinijoje.
Hidroelektrinė kai kuriose šalyse yra pagrindinis elektros energijos gamybos šaltinis. Tačiau JAV ji atlieka antraeilį vaidmenį. Ji sudaro 7,5% JAV elektros gamybos. Tokios problemos kaip žemės įsigijimas ir poveikis aplinkai sukuria kliūtis naujiems projektams. Taip pat verta paminėti, kad rezervuarai dažnai atlieka papildomas funkcijas, pvz., vandens tiekimą ir potvynių kontrolę, o tai gali pakenkti jų vaidmeniui elektros energijos gamybos srityje.
Potvynių energija
Potvynių ir atoslūgių energija susidaro dėl vandenyno vandens judėjimo, susijusio su potvynių kilimu ir kritimu. Pirmoji potvynių ir atoslūgių jėgainė buvo įkurta La Rance mieste, Prancūzijoje, o didžiausia – Pietų Korėjoje – Sihwa ežero potvynių jėgainė. „National Geographic“ duomenimis, JAV nėra potvynių ir atoslūgių generuojančių gamyklų ir tik kelios vietos, kuriose būtų ekonomiškai įmanoma gaminti potvynių energiją. Kitos šalys, įskaitant Kiniją, Prancūziją, Angliją, Kanadą ir Rusiją, turi daugiau potencialiai perspektyvių vietų.
Nors potvynių energija yra atsinaujinantis šaltinis, su įrenginiais gali būti susijęs poveikis aplinkai. Pavyzdžiui, La Rance objekte plekšnės – plekšnių rūšis – toje vietovėje išnyko, o vietiniai vandens augalai užduso dumble. Perėjimas prie drumstos, dumblo ekosistemos paskatino kitų rūšių, pavyzdžiui, sepijų, kalmarų giminaičių, dauginimąsi.
Kitos vandens energijos rūšys
Kiti nišiniai vandens energijos tipai yra susiję su energijos kaupimu vandens telkiniuose arba elektros generavimu iš lietaus. Viena iš programų, į kurias žiūrima su saugomu optimizmu, yra dumblių augimas vandenyje. Šis dumblių augimas gali būti nuimamas ir naudojamas biokurui gaminti.
Kita galimybė yra saulės energijos kaupimas vandenyje, kurį galima panaudoti energijai paimti. Vienas įdomus naujas pritaikymas apima saulės energijos naudojimą, siekiant padėti gėlinti vandenyno vandenį, uždarytą dideliuose rezervuaruose. Tada, kai reikia energijos, druska gali būti vėl įleidžiama į vandenį, kad būtų išleista energija. Išradėjo teigimu, elektrą galima laikyti daug pigiau nei švino-rūgštiniuose akumuliatoriuose.
Vanduo ir energija turi svarbų ryšį tiek tiesiogiai, kaip nurodyta pirmiau pateiktuose pavyzdžiuose, tiek netiesiogiai tokiuose procesuose kaip ardymas. Ardymo arba hidraulinio ardymo procese kiekvienam šuliniui gali prireikti net 7 milijonų galonų vandens. Jis pumpuojamas po žeme, kad išleistų įstrigusią naftą ar gamtines dujas.
Vandens energijos ir civilizacijos ryšys siekia senus laikus ir kartu su kitais tausojančiais energijos šaltiniais, tokiais kaip saulė, teikia vilties švarios energijos tiekimui ateityje.
