Hidroelektrinė yra energija, gaunama iš vandens judėjimo. Šis judėjimas yra Žemės vandens ciklo dalis, kuri yra nuolatinė vandens cirkuliacija per žemę, vandenynus ir atmosferą. Energijos kiekis, kurį suteikia judantis vanduo, priklauso nuo judančio tūrio ir jo greičio. Vanduo yra vienas iš seniausių energijos šaltinių. Senovės civilizacijos naudojo hidroenergiją drėkinimui ir kaip grūdų malimo mechanizmą. Šiuolaikiniu laikotarpiu hidroenergija teikia 20 procentų visos atsinaujinančios energijos.
Vandens ratas
•••„Hemera Technologies“ / „AbleStock.com“ / „Getty Images“
Vandens ratai buvo labiausiai paplitusi hidroenergijos forma nuo daugiau nei 4000 metų iki XIX a. Jie tekančio vandens energiją pavertė sukamuoju judesiu. Šis judesys paskatino akmenų ir svertų judėjimą grūdams, mineralinei rūdai malti ir medienai pjauti. Ratas gulėjo horizontaliai arba vertikaliai tekančiame vandenyje, pavyzdžiui, upėje ar upelyje. Vandens srautas privertė ratą judėti, kai jis atsitrenkė į rato išorinį rėmą pritvirtintas mentes. Vandens galia padidėjo, kai ji tekėjo siaurais kanalais ar purkštukais.
Turbinos
•••„Thinkstock Images“ / „Comstock“ / „Getty Images“
Vandens turbinos yra vandens rato pažanga ir šiuolaikinės elektros energijos gamybos pirmtakai. Užuot atsitrenkęs į fiksuotą irklą ant rato, vandens srautas įjungia besisukantį rotorių, kuris gali turėti šimtus ašmenų. Velenas, pritvirtinęs rotorių, jungiasi prie turbogeneratoriaus, kuris yra milžiniškas magnetas, kurio viduje yra suvyniota viela. Sukant velenui turbinoje susidaro elektros srovė.
Užtvankos
•••Kinijos nuotraukos / „Getty Images“ naujienos / „Getty Images“
Užtvankos sulaiko didelius vandens kiekius, tekančius iš upių, ir sukuria rezervuarą už atraminės sienos. Tvenkinys yra vamzdis arba šliuzo vartai iš rezervuaro dugno, einantys per užtvanką, iki vandens turbinos. Vanduo iš rezervuaro dideliu slėgiu teka iš rezervuaro į turbiną ir generuoja elektrą. Trijų tarpeklių užtvanka ant Jangdzės upės Kinijoje yra didžiausia pasaulyje hidroelektrinė, kur vandens srautas varo 32 turbinas.
Siurblys
Hidroelektrinių operatoriai gali kaupti energiją tuo metu, kai vartotojas reikalauja mažos elektros energijos, o didžiausia paklausa - naudoti siurblių kaupimo metodus. Mažos paklausos laikotarpiais vanduo, jau tekėjęs per turbinas, pumpuojamas atgal į atskirą rezervuarą virš turbinų. Didžiausio poreikio metu šis vanduo teka atgal per turbinas. Sistema suteikia galimybę greitai paleisti papildomą energijos gamybą.