Hydro- eli vesivoima on vesivoiman muuntamista sähköksi. Vesivoimalla tarkoitetaan veden virtauksen voimaa, joka pyörittää turbiineja ja pyörittää generaattoreita, jotka sitten tallentavat sähköä sähköverkkoihin massakulutusta varten. Vesivoimaprosessi on puhdas uusiutuva energialähde, koska veden kiertokulku tapahtuu luonnollisesti. Veden liikkumista maapallon järjestelmissä kutsutaan hydrologiseksi kierroksi. Tähän kiertokulkuun vaikuttaa aurinkoenergia kuten muutkin puhtaat energialähteet. Tämä johtuu siitä, että auringon lämpömäärä saa veden muuttumaan ilmakehässä, jolloin se muuttuu kiinteäksi, nestemäiseksi tai kaasumaiseksi.
Vesivoiman tuottamiseen on olemassa erilaisia malleja, ja niihin kuuluvat patoaminen, vesien johtaminen ja pumppausvarastointi. Käytetyin menetelmä vesivoiman tuottamiseen on patoamismalli, joka toimii padon ja säiliön sisällä. Patoamismenetelmällä ohjataan padossa olevan aukon läpi virtaavan veden määrää, joka kulkee generaattoriin kytkettyjen turbiinien ohi ja pyörittää niitä. Ohitusrakenteet tuottavat vesivoimaa sallimalla virtaavan vesistön osien kulkea turbiinien täyttämän suppilon läpi ja jatkaa sitten luonnollista reittiä. Viimeinen rakenne, jota kutsutaan pumppuvoimalaksi, toimii käyttämällä kahta säiliötä, joista toinen on korkealla ja toinen matalalla. Tämäntyyppinen laitos varastoi sähköä alhaisen kysynnän aikana pumppaamalla vettä korkealla sijaitsevaan säiliöön. Kun energiantarve on suuri, ylhäältä tuleva vesi lasketaan alhaalla sijaitsevaan altaaseen, jossa se liikkuu generaattoriin liitettyjen turbiinien kautta.
-
Impoundment.
-
Diversion.
-
Pumppuvarasto.
Historia
Vesivoimaa on historiallisesti käytetty Kiinassa jo vuonna 202 eaa. Vesivoimaa käytettiin viljan murskaamiseen ja sillä oli jopa merkitystä paperin valmistuksessa. Vesivoiman ensimmäinen laajamittainen käyttö tapahtui vuonna 1771 Englannissa Richard Arkwrightin puuvillakehräämössä. Tämä teknologinen edistysaskel rohkaisi Arkwrightia käyttämään myöhemmin höyrykoneita liiketoimintansa tehostamiseksi. Kehräämöturbiinit, jotka toimivat nykyisin vesivoimamekanismeissa käytettävien turbiinien edeltäjinä, ilmestyivät ensimmäisen kerran vuonna 1827 ranskalaisen Benoit Fourneyron -nimisen insinöörin ansiosta. Myöhemmin James Francis kehitti turbiinijärjestelmän tehokkaaseen vesivoiman tuottamiseen 1800-luvun puolivälissä. Francisin malli on edelleen suosittu nykyäänkin. Parin seuraavan vuosikymmenen aikana keksijät ja innovaattorit loivat muunneltuja versioita vesivoimaturbiineista, joista jokainen kykeni tuottamaan tehokkaasti vesivoiman energiaa.
Vesivoima valjastettiin ensimmäisen kerran sähköntuotantoon vuonna 1878 Englannissa. Energiaa käytettiin Cragsiden maalaistalon lampun sytyttämiseen. Muutamaa vuotta myöhemmin eri puolille Yhdysvaltoja rakennettiin monia vesivoimalaitoksia, jotka toimittivat valoa kansalaisille ja pyörittivät myllyjä. Vesivoiman seuraaminen levisi 1800-luvun loppuun mennessä kaikkialle maailmaan, ja voimaloita perustettiin Saksaan, Australiaan ja Kiinaan. Nykyisin suurin vesivoiman tuottaja on Kiinan Kolmen rotkon pato, joka tuottaa 22 500 megawattia sähköä. Vesivoimasta on hyötyä sekä taloudellisesti että luonnonvarojen kannalta. Esimerkiksi Brasilia tuotti 80 prosenttia sähköstä vedellä vuonna 2011, ja tämän erinomaisen tuotannon ansiosta sen bruttokansantuotteen (BKT) arvo kasvoi.