Hydro- of waterenergie is de omzetting van waterkracht in elektriciteit. Waterkracht verwijst naar de kracht van de waterstroom die turbines doet draaien en generatoren aandrijft, die vervolgens de elektriciteit opslaan in elektriciteitsnetten voor massaconsumptie. Het waterkrachtproces is een schone hernieuwbare energiebron omdat de watercyclus op natuurlijke wijze plaatsvindt. De beweging van water door de systemen van de aarde wordt de hydrologische cyclus genoemd. Deze cyclus wordt net als andere schone energiebronnen beïnvloed door zonne-energie. Dit komt doordat de hoeveelheid warmte van de zon ervoor zorgt dat het water in de atmosfeer verandert, waardoor het vast, vloeibaar of gas wordt.
Er zijn verschillende soorten ontwerpen voor het opwekken van hydro-energie en deze omvatten opstuwing, omleiding en pompaccumulatie. De meest gebruikte methode om waterkrachtenergie op te wekken is het opstuwingsontwerp, dat functioneert binnen een dam en reservoir. Het opstuwingsontwerp regelt de hoeveelheid water die door een opening in de dam stroomt en vervolgens langs turbines stroomt die met een generator zijn verbonden en deze aandrijven. Omleidingsontwerpen produceren waterkrachtenergie door delen van een stromend waterlichaam door een met turbines gevulde trechter te laten stromen en vervolgens een natuurlijk pad te laten volgen. Het laatste ontwerp, pompaccumulatie genaamd, werkt met behulp van twee reservoirs, één op grote hoogte en één op geringe hoogte. Dit type installatie slaat elektriciteit op tijdens periodes van geringe vraag door water naar het hooggelegen reservoir te pompen. Wanneer de vraag naar energie groot is, wordt het water van boven naar beneden in het laaggelegen reservoir gepompt en door turbines geleid die met een generator zijn verbonden.
-
Opstuwing.
-
Omleiding.
-
Opgepompte opslag.
Geschiedenis
Waterenergie wordt al sinds 202 v. Chr. in China gebruikt. Waterkracht werd gebruikt om granen te pletten en speelde zelfs een rol bij de productie van papier. De eerste grootschalige toepassing van waterkracht vond plaats in 1771 in Engeland in de katoenspinfabriek van Richard Arkwright. Deze technologische vooruitgang moedigde Arkwright aan om later stoommachines te gaan gebruiken om zijn bedrijf te verbeteren. Spinturbines die als voorlopers dienden van die welke tegenwoordig in waterkrachtmechanismen worden gebruikt, verschenen voor het eerst in 1827 dankzij een Franse ingenieur genaamd Benoit Fourneyron. Het turbinesysteem werd later verfijnd voor het efficiënt opwekken van hydro-energie door James Francis in het midden van de 19e eeuw. Francis’ ontwerp is vandaag nog steeds populair. In de loop van de volgende decennia creëerden uitvinders en vernieuwers gewijzigde versies van waterkrachtturbines, die elk in staat waren op doeltreffende wijze waterkrachtenergie op te wekken.
Waterenergie werd voor het eerst gebruikt om elektriciteit op te wekken in 1878 in Engeland. De energie werd gebruikt om een lamp in het landhuis Cragside te laten branden. Een paar jaar later werden in de Verenigde Staten veel waterkrachtcentrales gebouwd om burgers van licht te voorzien en molens aan te drijven. Tegen het einde van de 19e eeuw verspreidde de waterkracht zich over de hele wereld en werden er fabrieken gebouwd in Duitsland, Australië en China. De grootste waterkrachtproducent van vandaag is China’s Drieklovendam die 22.500 megawatt elektriciteit produceert. Waterkracht is zowel economisch als qua hulpbronnen voordelig. Brazilië bijvoorbeeld, gebruikte water om 80% van de elektriciteit op te wekken in 2011 en door deze uitstekende productie steeg de waarde van zijn bruto binnenlands product (BBP).