L'energia idroelettrica è l'energia che deriva dal movimento dell'acqua. Questo movimento fa parte del ciclo dell'acqua terrestre, che è la circolazione continua di acqua attraverso il suolo, gli oceani e l'atmosfera. La quantità di energia fornita dall'acqua in movimento dipende dal volume in movimento e dalla sua velocità. L'acqua è una delle più antiche fonti di energia. Le antiche civiltà utilizzavano l'energia idroelettrica per l'irrigazione e come meccanismo di macinazione per il grano. Nel periodo moderno, l'energia idroelettrica fornisce il 20% delle energie rinnovabili del mondo.
Ruota idraulica
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Le ruote idrauliche erano la forma più comune di energia idroelettrica, da oltre 4.000 anni fa attraverso il 19 ° secolo. Hanno convertito l'energia del fluire dell'acqua in un movimento rotatorio. Questo movimento alimentava quindi il movimento di pietre e leve per macinare grano, minerale e legname. La ruota giace orizzontalmente o verticalmente nell'acqua che scorre, come un fiume o un ruscello. Il flusso d'acqua costringeva la ruota a muoversi quando colpiva i paddle collegati al telaio esterno della ruota. La potenza idrica aumenta mentre fluisce attraverso canali stretti o ugelli.
Turbine
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Le turbine idrauliche sono uno sviluppo della ruota idraulica e precursori della moderna generazione di elettricità. Invece di colpire una pagaia fissa su una ruota, il flusso d'acqua attiva un rotore rotante che può avere centinaia di pale. Un albero attaccato ai collegamenti del rotore ad un turbogeneratore, che è un magnete gigante con un filo a spirale al suo interno. Una corrente elettrica viene generata nella turbina mentre l'albero gira.
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Dighe
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Le dighe impongono grandi volumi di acqua che fluiscono dai fiumi e creano un serbatoio dietro un muro di contenimento. Una condotta forzata è la condotta, o paratoia, dal fondo del serbatoio, passando attraverso la diga, fino ad una turbina ad acqua. L'acqua dal serbatoio fluisce ad alta pressione dal serbatoio alla turbina e genera elettricità. La diga delle Tre Gole sul fiume Yangtze in Cina è la più grande installazione idroelettrica del mondo in cui il flusso d'acqua alimenta 32 turbine.
Stoccaggio a pompa
Gli operatori di centrali idroelettriche possono immagazzinare energia durante i periodi di bassa domanda di elettricità dei clienti e rilasciare durante i periodi di picco della domanda, utilizzando i metodi di stoccaggio della pompa. Durante i periodi di bassa domanda, l'acqua che è già passata attraverso le turbine viene pompata in un serbatoio di stoccaggio separato sopra le turbine. Questa acqua scorre indietro attraverso le turbine durante i periodi di picco della domanda. Il sistema fornisce un avvio rapido per la generazione di energia extra.