Використання енергії води сягає глибокої давнини і є невід’ємною частиною сучасного виробництва теплової та гідроенергії. Він також може зіграти важливу роль у нових технологіях виробництва енергії. Гідроенергетика є одним з найпопулярніших видів виробництво чистої енергії.
Водяна пара на теплових електростанціях
Пара є потужним джерелом енергії. Насправді винахід парової машини в 1705 році став ключовим каталізатором промислової революції. Сьогодні більшість теплоенергетики кип’ятять воду для отримання пари, яка під високим тиском спрямовується на виробництво електроенергії. Водяна пара під тиском використовується для обертання турбін електростанції, яка виробляє електроенергію.
Тепло, необхідне для кип’ятіння води для створення пари, виникає в результаті спалювання викопного палива або ядерного поділу у випадку атомних електростанцій. Тепло є домінуючою формою виробництва електроенергії в Сполучених Штатах. Відповідно до Управління енергетичної інформації США (EIA), викопне паливо виробило 63,6% електроенергії в США в 2018 році, тоді як ще 19,4% було вироблено атомною енергією.
Іншим прикладом використання пари для отримання електричної та теплової енергії є геотермальна енергія. Вода нагрівається зсередини Землі для утворення пари. У деяких випадках пара природним чином піднімається на поверхню, де її можна використовувати для виробництва електроенергії. В інших випадках холодну воду можна закачувати в свердловини для нагріву перед видобутком.
На частку геотермальної енергії в США припадає лише 0,4 %. Однак завдяки величезному споживанню енергії Найбільше похвалилася Америка встановлена геотермальна потужність будь-якої країни в 2018 році, згідно з аналізом NS Energy. Це виробництво в 16,7 мільярдів кіловат-годин перевершує навіть Індонезію, батьківщину чотирьох найбільших геотермальних проектів у світі.
Гідроенергетика
Гідроенергетика утворюється внаслідок падіння швидкоплинної води. У минулому проточну воду використовували для обертання водяних коліс для приводу в дію млинів і перших лісопилок. Взаємозв’язок між гідроенергією та електроенергією сягає раннього періоду епохи електрики. Вода зазвичай зберігається в резервуарах і випускається на нижчу висоту. Він направляється через турбіни для виробництва електроенергії. Гідроенергію також можна виробляти з текучої води в річках (руслові рослини), а також вода, що витікає з водойм. Річкові електростанції використовуються для забезпечення електроенергією невеликих населених пунктів і мають менший вплив на навколишнє середовище, ніж водосховища. Вони популярні в Китаї.
Гідроелектроенергія є ключовим джерелом виробництва електроенергії в деяких країнах. Однак у США він відіграє другорядну роль. На його частку припадає 7,5% виробництва електроенергії в США. Такі питання, як придбання землі та вплив на навколишнє середовище, створюють перешкоди для нових проектів. Варто також відзначити, що водосховища часто виконують додаткові функції, такі як водопостачання та контроль за повенями, що може поставити під загрозу їх роль щодо виробництва електроенергії.
Енергія припливів
Створення припливної енергії є результатом руху океанської води, пов’язаного з підвищенням і спадом припливів. Перша припливна електростанція була створена в Ла-Ранс, Франція, а найбільша — у Південній Кореї — припливна електростанція на озері Сіва. За даними National Geographic, у США немає припливних електростанцій і лише кілька місць, де виробництво приливної енергії було б економічно доцільним. Інші країни, включаючи Китай, Францію, Англію, Канаду та Росію, мають більш потенційно життєздатні місця.
Незважаючи на те, що енергія припливів і відливів є відновлюваним джерелом, установки можуть мати вплив на навколишнє середовище. Наприклад, на об’єкті Ла-Ранс камбала — різновид камбалових риб — вимерла в цьому районі, а місцеві водні рослини задихнулися в мулі. Перехід до хмарної, мулистої екосистеми сприяв поширенню інших видів, таких як каракатиці, родичі кальмарів.
Інші види енергії води
Інші нішеві типи водної енергії пов’язані зі зберіганням енергії у водоймах або виробництвом електроенергії з дощу. Одним із застосувань, на яке дивляться зі стриманим оптимізмом, є ріст водоростей у воді. Ці водорості можна збирати та використовувати для створення біопалива.
Іншою можливістю є зберігання сонячної енергії у воді, яку можна використати для вилучення енергії. Одне цікаве нове застосування передбачає використання сонячної енергії для опріснення океанської води, яка міститься у великих резервуарах. Потім, коли потрібна енергія, сіль можна знову додати у воду для вивільнення енергії. За словами винахідника, електрику можна зберігати набагато дешевше, ніж у свинцево-кислотних акумуляторах.
Вода та енергія мають важливий зв’язок, як безпосередньо, як описано в наведених вище прикладах, так і опосередковано в таких процесах, як фрекінг. У процесі фрекінгу або гідравлічного розриву кожна свердловина може потребувати до 7 мільйонів галонів води. Його закачують під землю для вивільнення нафти або природного газу.
Взаємозв’язок водної енергії та цивілізації сягає корінням у давні часи та разом з іншими стійкими джерелами енергії, такими як сонячна, дає надію на постачання чистої енергії в майбутньому.
