Energia wodna to energia pochodząca z ruchu wody. Ruch ten jest częścią cyklu wodnego Ziemi, który jest ciągłym obiegiem wody przez ziemię, oceany i atmosferę. Ilość energii, jaką dostarcza poruszająca się woda, zależy od objętości w ruchu i jego prędkości. Woda jest jednym z najstarszych źródeł energii. Starożytne cywilizacje wykorzystywały energię wodną do nawadniania i jako mechanizm mielenia ziarna. W czasach nowożytnych energia wodna dostarcza 20 procent światowej energii odnawialnej.
Młyn wodny
•••Hemera Technologies/AbleStock.com/Getty Images
Koła wodne były najpowszechniejszą formą hydroenergetyki od ponad 4000 lat temu do XIX wieku. Przekształcili energię płynącej wody w ruch obrotowy. Ten ruch następnie napędzał ruch kamieni i dźwigni do mielenia ziarna, rudy mineralnej i cięcia drewna. Koło leżało poziomo lub pionowo w płynącej wodzie, takiej jak rzeka lub strumień. Przepływ wody zmuszał koło do ruchu, gdy uderzało w łopatki przymocowane do zewnętrznej ramy koła. Moc wody rosła, gdy przepływała przez wąskie kanały lub dysze.
Turbiny
•••Obrazy Thinkstock/Comstock/Getty Images
Turbiny wodne są rozwinięciem koła wodnego i prekursorami nowoczesnego wytwarzania energii elektrycznej. Zamiast uderzać w nieruchome wiosło na kole, przepływ wody aktywuje wirujący wirnik, który może mieć setki ostrzy. Wał łączył ogniwa wirnika z turbogeneratorem, który jest gigantycznym magnesem ze zwiniętym w nim drutem. W turbinie podczas obracania się wału generowany jest prąd elektryczny.
Tamy
•••Chiny Zdjęcia/Getty Images Wiadomości/Getty Images
Tamy zatrzymują duże ilości wody wypływającej z rzek i tworzą zbiornik za ścianą oporową. Zastawka to rura lub śluza biegnąca od dna zbiornika przez zaporę do turbiny wodnej. Woda ze zbiornika przepływa pod wysokim ciśnieniem ze zbiornika do turbiny i wytwarza energię elektryczną. Zapora Trzech Przełomów na rzece Jangcy w Chinach to największa na świecie instalacja hydroelektryczna, w której przepływ wody napędza 32 turbiny.
Przechowywanie pompowane
Operatorzy elektrowni wodnych mogą magazynować energię w okresach niskiego zapotrzebowania odbiorców na energię elektryczną i uwalniać ją w okresach szczytowego zapotrzebowania, stosując metody magazynowania pompowego. W okresach niskiego zapotrzebowania woda, która już przepłynęła przez turbiny, jest pompowana z powrotem do oddzielnego zbiornika retencyjnego nad turbinami. Woda ta przepływa z powrotem przez turbiny w okresach szczytowego zapotrzebowania. System zapewnia szybki rozruch w celu uzyskania dodatkowej mocy.