Využívanie vodnej energie siaha až do staroveku a je neoddeliteľnou súčasťou modernej tepelnej energie a výroby vodnej energie. Môže tiež zohrať dôležitú úlohu v nových technológiách na výrobu energie. Vodná energia je jedným z najpopulárnejších typov výroba čistej energie.
Vodná para v tepelných elektrárňach
Para je silný zdroj energie. V skutočnosti bol vynález parného stroja v roku 1705 kľúčovým katalyzátorom priemyselnej revolúcie. V súčasnosti väčšina tepelných energetických zariadení varí vodu na výrobu pary, ktorá je nasmerovaná pod vysokým tlakom na výrobu elektriny. Stlačená vodná para sa používa na otáčanie turbín elektrární, ktoré generujú elektrickú energiu.
Teplo potrebné na varenie vody na vytvorenie pary je výsledkom spaľovania fosílnych palív alebo jadrového štiepenia v prípade jadrových elektrární. Tepelné teplo je dominantnou formou výroby elektriny v Spojených štátoch. Podľa Americký úrad pre energetické informácie (EIA), fosílne palivá vyrobili v roku 2018 63,6 % elektrickej energie v USA, zatiaľ čo ďalších 19,4 % vyrobila jadrová energia.
Ďalším príkladom využitia pary na elektrickú a tepelnú energiu je geotermálna energia. Voda sa ohrieva zvnútra Zeme a vytvára paru. V niektorých prípadoch para prirodzene stúpa na povrch, kde ju možno využiť na výrobu elektriny. V iných prípadoch môže byť studená voda čerpaná dole do studní, aby sa zohriali, pred tým, ako sa odčerpá.
Geotermálna energia tvorí len 0,4 % americkej výroby. Vďaka svojej veľkej spotrebe energie však Najviac sa chválila Amerika inštalovaná kapacita geotermálnej energie ktorejkoľvek krajiny v roku 2018, podľa analýzy NS Energy. Táto produkcia 16,7 miliardy kilowatthodín dokonca prevyšuje Indonéziu, domov štyroch najväčších geotermálnych projektov na svete.
Vodná energia
Vodná energia vzniká pádom rýchlo tečúcej vody. V minulosti sa tečúca voda používala na otáčanie vodných kolies na poháňanie mlynov a raných píl. Vzťah medzi vodnou energiou a elektrickou energiou sa datuje do najskoršieho obdobia elektrického veku. Voda sa zvyčajne skladuje v nádržiach a vypúšťa sa do nižšej nadmorskej výšky. Je vedený cez turbíny na výrobu elektriny. Vodná energia sa môže vyrábať aj z tečúcej vody v riekach (prietokové rastliny), ako aj voda vytekajúca z nádrží. Prietočné elektrárne sa používajú na výrobu elektriny v menších komunitách a spôsobujú menší dopad na životné prostredie ako skladovanie v nádržiach. Sú populárne v Číne.
Vodná energia je v niektorých krajinách kľúčovým zdrojom výroby elektrickej energie. V USA však hrá druhoradú úlohu. Predstavuje 7,5 % elektrickej produkcie v USA. Problémy ako získavanie pôdy a vplyv na životné prostredie vytvárajú bariéry pre nové projekty. Je tiež pozoruhodné, že nádrže často plnia ďalšie úlohy, ako je zásobovanie vodou a kontrola povodní, čo môže ohroziť ich úlohu pri výrobe elektriny.
Prílivová energia
Tvorba prílivovej energie je výsledkom pohybu oceánskej vody spojenej so stúpaním a poklesom prílivu a odlivu. Prvá prílivová elektráreň bola založená v La Rance vo Francúzsku a najväčšia je v Južnej Kórei – prílivová elektráreň Sihwa Lake. Podľa National Geographic nemajú USA žiadne elektrárne na výrobu prílivu a odlivu a len niekoľko miest, kde by bola výroba energie z prílivu ekonomicky uskutočniteľná. Ďalšie krajiny vrátane Číny, Francúzska, Anglicka, Kanady a Ruska majú potenciálne životaschopnejšie lokality.
Zatiaľ čo energia prílivu a odlivu je obnoviteľný zdroj, s inštaláciami môžu byť spojené environmentálne vplyvy. V zariadení La Rance napríklad v tejto oblasti vyhynul platesa – druh druhu platesovitých rýb, zatiaľ čo pôvodné vodné rastliny sa udusili v bahne. Prechod na zakalený, bahnitý ekosystém podporil šírenie iných druhov, ako sú sépie, príbuzné chobotníc.
Iné typy vodnej energie
Ďalšie špecializované typy vodnej energie sa týkajú skladovania energie vo vodných plochách alebo výroby elektriny z dažďa. Jednou z aplikácií, na ktorú sa pozeráme so stráženým optimizmom, je rast rias na vode. Tento rast rias možno zozbierať a použiť na výrobu biopaliva.
Ďalšou možnosťou je skladovanie slnečnej energie vo vode, ktorú je možné čerpať na odber energie. Jedna zaujímavá nová aplikácia zahŕňa využitie slnečnej energie na odsoľovanie oceánskej vody uzavretej vo veľkých nádržiach. Potom, keď je potrebná energia, soľ môže byť znovu zavedená do vody, aby sa uvoľnila energia. Podľa vynálezcu sa dá elektrina skladovať oveľa lacnejšie ako v olovených batériách.
Voda a energia majú dôležitý vzťah, a to priamo, ako je načrtnuté v príkladoch vyššie, ako aj nepriamo v procesoch, ako je štiepenie. V procese štiepenia alebo hydraulického štiepenia môže každá studňa vyžadovať až 7 miliónov galónov vody. Čerpá sa pod zem, aby sa uvoľnila zachytená ropa alebo zemný plyn.
Vzťah vodnej energie a civilizácie siaha až do staroveku a spolu s ďalšími trvalo udržateľnými zdrojmi energie, ako je solárna, poskytuje nádej na zásobovanie čistou energiou v budúcnosti.
