Användningen av vattenenergi går tillbaka till antiken och är en integrerad del av modern värmekraft och vattenkraftproduktion. Det kan också komma att spela en viktig roll i framväxande energigenereringsteknik. Vattenkraft är en av de mest populära typerna av ren energiproduktion.
Vattenånga i värmekraftverk
Ånga är en kraftfull energikälla. Faktum är att uppfinningen av ångmaskinen 1705 var en viktig katalysator för den industriella revolutionen. Idag kokar de flesta värmekraftverk vatten för att generera ånga, som riktas under högt tryck för att skapa elektricitet. Trycksatt vattenånga används för att vända kraftverksturbiner, som genererar elektrisk kraft.
Värmen som krävs för att koka vatten för att skapa ånga är resultatet av förbränning av fossila bränslen, eller kärnklyvning när det gäller kärnkraftverk. Termisk värme är den dominerande formen av elproduktion i USA. Enligt U.S. Energy Information Administration (EIA), fossila bränslen genererade 63,6 % av USA: s el 2018, medan ytterligare 19,4 % producerades av kärnkraft.
Ett annat exempel på användning av ånga för el- och värmeenergi är geotermisk energi. Vatten värms upp inifrån jorden för att skapa ånga. I vissa fall stiger ånga naturligt till ytan där den kan utnyttjas för att generera elektricitet. I andra fall kan kallt vatten pumpas ner i brunnar för att värmas upp, innan det utvinns.
Geotermisk energi står för endast 0,4% av USA: s produktion. Men tack vare sin enorma energiförbrukning Amerika skröt mest installerad geotermisk kraftkapacitet i vilket land som helst under 2018, enligt en NS Energy-analys. Den produktionen på 16,7 miljarder kilowattimmar toppar till och med Indonesien, hemmet för fyra av de största geotermiska projekten i världen.
Vattenkraft
Vattenkraft skapas genom att snabbt rinnande vatten faller. Förr i tiden användes strömmande vatten för att vrida vattenhjul för att driva kvarnar och tidiga sågverk. Förhållandet mellan vattenkraft och elektricitet går tillbaka till den tidigaste perioden av den elektriska tidsåldern. Vatten lagras vanligtvis i reservoarer och släpps ut till en lägre höjd. Den kanaliseras genom turbiner för att generera elektricitet. Vattenkraft kan också genereras från strömmande vatten i floder (flodens växter) samt vatten som strömmar från reservoarer. Avloppsanläggningar används för att tillhandahålla el i mindre samhällen och orsakar mindre miljöpåverkan än reservoarlagring. De är populära i Kina.
Vattenkraft är en nyckelkälla för elproduktion i vissa länder. I USA spelar det dock en sekundär roll. Det står för 7,5 % av USA: s elproduktion. Frågor som markförvärv och miljöpåverkan skapar hinder för nya projekt. Det är också värt att notera att reservoarer ofta fyller ytterligare roller som vattenförsörjning och översvämningskontroll, vilket kan äventyra deras roll när det gäller elproduktion.
Tidvattensenergi
Skapandet av tidvattenenergi är resultatet av rörelsen av havsvatten i samband med tidvattens uppgång och fall. Det första tidvattenkraftverket etablerades i La Rance, Frankrike, och det största finns i Sydkorea – Sihwa Lake Tidal Power Station. Enligt National Geographic har USA inga anläggningar för produktion av tidvatten och bara en handfull platser där produktion av tidvattenenergi skulle vara ekonomiskt genomförbar. Andra länder, inklusive Kina, Frankrike, England, Kanada och Ryssland har mer potentiellt livskraftiga platser.
Medan tidvattenenergi är en förnybar källa kan det finnas miljöpåverkan i samband med installationer. Vid La Rance-anläggningen, till exempel, dog rödspättan – en typ av plattfiskarter – i området, medan inhemska vattenväxter kvävdes i silt. Övergången till ett grumligt, siltigt ekosystem gynnade spridningen av andra arter som bläckfisk, en släkting till bläckfiskar.
Andra typer av vattenenergi
Andra nischtyper av vattenenergi avser lagring av energi i vattendrag eller generering av elektricitet från fallande regn. En tillämpning som tittas på med bevakad optimism är tillväxten av alger på vattnet. Denna algtillväxt kan skördas och användas för att skapa biobränsle.
En annan möjlighet är lagring av solenergi i vatten, som kan utnyttjas för energiuttag. En intressant ny applikation involverar användningen av solenergi för att hjälpa avsalta havsvatten inneslutna i stora tankar. Sedan, när energi behövs, kan salt återinföras i vattnet för att frigöra energi. Enligt uppfinnaren kan el lagras mycket billigare än i blybatterier.
Vatten och energi har ett viktigt samband, både direkt, som beskrivs i exemplen ovan, såväl som indirekt i processer som fracking. I fracking eller hydraulisk frakturering kan varje brunn kräva så många som 7 miljoner liter vatten. Den pumpas under jorden för att frigöra instängd olja eller naturgas.
Förhållandet mellan vattenenergi och civilisation går tillbaka till antiken och ger tillsammans med andra hållbara energikällor som solenergi hopp om tillgången på ren energi i framtiden.
