Energetyka wodna

Woda jest nazywana „białym węglem”, bo jej energia daje prąd i do tego nie zanieczyszcza środowiska.
Elektrownia wodna wykorzystuje część energii uwalnianej przez spływającą wodę, która posłuszna grawitacji, zawsze spływa niżej. Jeśli na jej drodze postawi się turbinę, można przechwycić część energii. Poruszana przez wodę turbina napędza generator, a ten wytwarza elektryczność. Ta energia trafia przez sieć energetyczną do domów. Moc elektrowni zależy przy tym od objętości przepływającej wody oraz wysokości z jakiej spada.

Małe elektrownie to przeważnie elektrownie przepływowe. Wody nie gromadzi się tam w dodatkowych zbiornikach, a turbina i generator mieszczą się w korycie rzeki. Natomiast elektrownie zbiornikowe korzystają z wody spiętrzonej przez zaporę (przy okazji stanowią zabezpieczenie przeciwpowodziowe i regulują przepływ, co jest korzystne dla żeglugi). Kiedy potrzeba więcej prądu, wypuszcza się ze zbiornika więcej wody, żeby zwiększyć produkcję energii.

Elektrownie szczytowo-pompowe wykorzystują zaś wodę zgromadzoną w dwóch zbiornikach – górnym i dolnym. Kiedy zapotrzebowanie na prąd jest małe (np. nocą), wodę z dolnego zbiornika pompuje się z powrotem na górę, żeby wypuścić ją w godzinach największego zapotrzebowania. W Polsce najważniejsze elektrownie wodne to: Solina, Czorsztyn-Niedzica, a także znajdujące się we Włocławku i Żarnowcu.

Rysunek poniżej przedstawia schemat elektrowni szczytowo-pompowej.

Zapora nie jest niezbędna we wszystkich rodzajach hydroelektrowni, większość elektrowni wodnych jednak ją posiada. Ta przegradzająca dolinę rzeki i spiętrzająca jej wody budowla może zostać wzniesiona w rozmaitych celach: dla utworzenia zbiornika rekreacyjnego, stawu hodowlanego, zbiornika przeciwpowodziowego, po to by zapewnić zaopatrzenie w wodę lub by nawadniać uprawy.

W Polsce najbardziej rozpowszechnione są zapory betonowe. Nie każda hydroelektrownia wyposażona jest w zaporę, częścią każdej jest jednak sprzęgnięta z generatorem energii elektrycznej turbina wodna.

Turbina wodna to silnik, przetwarzający mechaniczną energię przepływającej przezeń wody na użyteczną pracę mechaniczną. Turbina wodna zamienia energię kinetyczną na mechaniczną, zaś połączony z turbiną generator z energii mechanicznej wytwarza – czyli generuje – energię elektryczną.

Wyprodukowaną w elektrowni energię elektryczną transmitują na miejsce odbioru linie przesyłowe. Elektryczność nie trafia jednak do naszych domów i zakładów pracy bezpośrednio z miejsca produkcji, prąd ma bowiem niekiedy zbyt niskie napięcie, by można go było efektywnie przesyłać na dalekie dystanse. Podczas transmisji część energii elektrycznej przekształca się w ciepło i jest tym samym tracona, straty są zaś tym większe, im większy jest ładunek elektryczny prądu. By zminimalizować straty energii, elektryczność kieruje się najpierw do stacji transformatorów, które odpowiednio zwiększają jej napięcie.

Zaletą elektrowni wodnych jest wytwarzanie energii elektrycznej w sposób czysty ekologicznie i łatwiejszy technicznie, czego efektem są mniejsze koszty obsługi, większa niezawodność pracy i niższe koszty eksploatacji. Ze względu na prosty proces technologiczny elektrownie wodne charakteryzują się mniejszą awaryjnością niż konwencjonalne.

Jak wszystko, elektrownie wodne mają również swoje wady, do których należą m.in.: utrudnienia w wędrówkach ryb, powstawanie mgieł, zmiany lokalnych warunków klimatycznych oraz wysokie koszty budowy, dlatego decyzję o zastosowaniu tego rozwiązania zapadają po szczegółowych analizach „za” i „przeciw”. Na lokalizację elektrowni wodnych wpływa również kilka innych czynników, które warunkują możliwość jej powstania,  między innymi obecność rzeki, odpowiednie warunki do stworzenia zbiornika retencyjnego i ukształtowanie terenu.

Źródła:
https://www.zielonaenergia.eco.pl/index.php?option=com_content&view=article&id=203:budowa-i-rodzaje-elektrowni-wodnych-&catid=45:woda&Itemid=206
https://www.uwm.edu.pl/kolektory/energia-wody/duzeelekt.html
https://zaletyiwadyenergetykiwodnej.wordpress.com/
https://www.drugistopiennawisle.pl/,
https://energiaodnawialna.net/index.php?option=com_content&view=article&id=257&Itemid=68&limitstart=1
https://www.focus.pl/czlowiek/elektrownia-wodna-4963