Wykorzystanie energii wodnej sięga starożytności i jest integralną częścią nowoczesnej energetyki cieplnej i wodnej. Może również odegrać ważną rolę w powstających technologiach wytwarzania energii. Energia wodna jest jednym z najpopularniejszych rodzajów energii produkcja czystej energii.
Para wodna w elektrowniach cieplnych
Para jest potężnym źródłem energii. W rzeczywistości wynalezienie silnika parowego w 1705 roku było kluczowym katalizatorem rewolucji przemysłowej. Obecnie większość elektrowni cieplnych gotuje wodę w celu wytworzenia pary, która jest kierowana pod wysokim ciśnieniem w celu wytworzenia energii elektrycznej. Para wodna pod ciśnieniem jest wykorzystywana do obracania turbin elektrowni, która wytwarza energię elektryczną.
Ciepło potrzebne do zagotowania wody w celu wytworzenia pary wynika ze spalania paliw kopalnych lub rozszczepienia jądrowego w przypadku elektrowni jądrowych. Ciepło termiczne jest dominującą formą wytwarzania energii elektrycznej w Stanach Zjednoczonych. Według
Innym przykładem wykorzystania pary do produkcji energii elektrycznej i cieplnej jest energia geotermalna. Woda jest podgrzewana z wnętrza Ziemi, aby wytworzyć parę. W niektórych przypadkach para naturalnie unosi się na powierzchnię, gdzie można ją wykorzystać do wytwarzania energii elektrycznej. W innych przypadkach zimną wodę można wpompować do studni w celu podgrzania przed jej wydobyciem.
Energia geotermalna stanowi zaledwie 0,4% produkcji w USA. Jednak dzięki ogromnemu zużyciu energii Najbardziej chwaliła się Ameryka zainstalowanej mocy geotermalnej dowolnego kraju w 2018 r., według analizy NS Energy. Ta produkcja 16,7 miliarda kilowatogodzin przewyższa nawet Indonezję, ojczyznę czterech największych projektów geotermalnych na świecie.
Energia wodna
Energia wodna powstaje w wyniku opadania szybko płynącej wody. W przeszłości płynąca woda była używana do obracania kół wodnych do napędzania młynów i wczesnych tartaków. Związek między energią wodną a elektrycznością sięga najwcześniejszego okresu ery elektryczności. Woda jest zwykle przechowywana w zbiornikach i odprowadzana na niższą wysokość. Jest kierowany przez turbiny w celu wytworzenia energii elektrycznej. Energia wodna może być również wytwarzana z wody płynącej w rzekach (rośliny rzeczne) oraz woda wypływająca ze zbiorników. Elektrownie przepływowe są wykorzystywane do dostarczania energii elektrycznej w mniejszych społecznościach i powodują mniejszy wpływ na środowisko niż magazynowanie w zbiornikach. Są popularne w Chinach.
Energia wodna jest kluczowym źródłem wytwarzania energii elektrycznej w niektórych krajach. W USA odgrywa jednak drugorzędną rolę. Odpowiada za 7,5% produkcji energii elektrycznej w USA. Kwestie takie jak nabywanie gruntów i wpływ na środowisko stwarzają bariery dla nowych projektów. Warto również zauważyć, że zbiorniki często pełnią dodatkowe funkcje, takie jak zaopatrzenie w wodę i ochrona przeciwpowodziowa, co może zagrozić ich roli w zakresie wytwarzania energii elektrycznej.
Energia pływów
Tworzenie energii pływów wynika z ruchu wody oceanicznej związanego ze wzrostem i spadkiem pływów. Pierwsza elektrownia pływowa powstała w La Rance we Francji, a największa w Korei Południowej — Sihwa Lake Tidal Power Station. Według National Geographic Stany Zjednoczone nie mają elektrowni pływowych i tylko kilka lokalizacji, w których produkcja energii pływów byłaby ekonomicznie wykonalna. Inne kraje, w tym Chiny, Francja, Anglia, Kanada i Rosja, mają więcej potencjalnie opłacalnych lokalizacji.
Chociaż energia pływów jest źródłem odnawialnym, instalacje mogą mieć wpływ na środowisko. Na przykład w obiekcie La Rance gładzica – gatunek płastugi – wymarła na tym obszarze, podczas gdy rodzime rośliny wodne dusiły się w mule. Przejście do pochmurnego, mulistego ekosystemu sprzyjało rozprzestrzenianiu się innych gatunków, takich jak mątwa, krewna kałamarnic.
Inne rodzaje energii wodnej
Inne niszowe rodzaje energii wodnej związane są z magazynowaniem energii w zbiornikach wodnych lub wytwarzaniem energii elektrycznej z padającego deszczu. Jednym z zastosowań, na które patrzy się z ostrożnym optymizmem, jest wzrost glonów w wodzie. Ten wzrost glonów można zbierać i wykorzystywać do produkcji biopaliw.
Inną możliwością jest magazynowanie energii słonecznej w wodzie, którą można wykorzystać do pobierania energii. Jedno interesujące nowe zastosowanie polega na wykorzystaniu energii słonecznej do wspomagania odsalania wody oceanicznej zamkniętej w dużych zbiornikach. Następnie, gdy potrzebna jest energia, do wody można ponownie wprowadzić sól, aby uwolnić energię. Zdaniem wynalazcy energię elektryczną można magazynować znacznie taniej niż w akumulatorach kwasowo-ołowiowych.
Woda i energia mają ważny związek, zarówno bezpośredni, jak przedstawiono w powyższych przykładach, jak i pośredni w procesach takich jak szczelinowanie. W procesie szczelinowania lub szczelinowania hydraulicznego każdy odwiert może wymagać aż 7 milionów galonów wody. Jest pompowana pod ziemię w celu uwolnienia uwięzionej ropy naftowej lub gazu ziemnego.
Związek energii wodnej i cywilizacji sięga czasów starożytnych i wraz z innymi zrównoważonymi źródłami energii, takimi jak słońce, daje nadzieję na dostawy czystej energii w przyszłości.
