Energia wodna

Energia wodna

Energia wodna, znana również jako energia rzek, to energia mechaniczna pozyskiwana z płynącej wody. Obecnie jest głównie przetwarzana na energię elektryczną w ramach hydroenergetyki, często przy użyciu zapór wodnych. Historia wskazuje, że przed rozwojem maszyn elektrycznych, energia wodna była powszechnie używana do napędu młynów, foluszów i innych zakładów przemysłowych.

Korzyści ekonomiczne i ekologiczne

Energia wodna jest często tańszą alternatywą w porównaniu do paliw kopalnych i energii jądrowej, co przyciąga przemysł do obszarów bogatych w zasoby wodne. W ostatnich latach, w niektórych krajach, decyzje o wykorzystaniu energii wodnej zaczynają być podejmowane z uwagi na aspekty ochrony środowiska, a nie tylko kalkulacje kosztów.

Podstawy fizyczne

Źródło energii wodnej ocenia się na podstawie dostępnej mocy, czyli energii uzyskiwanej w jednostce czasu. Kluczowe czynniki to:

• spadek hydrauliczny (wysokość spadku wody)
• przepływ (ilość wody spływającej w jednostce czasu)
• prędkość przepływu

Energia uwalniana podczas spadku wody jest opisana równaniem:

$E\; =\; mgh$

Gdzie:

• $E$ – energia potencjalna
• $m$ – masa wody
• $h$ – wysokość spadku
• $g$ – przyspieszenie grawitacyjne

Energia wyzwolona w ustalonym czasie $t$ zależy od ilości wody spuszczonej w tym czasie:

$P\; =\; \backslash rho\; Sgh$

Gdzie:

• $P$ – moc
• $\backslash rho$ – gęstość wody
• $S$ – natężenie przepływu
• $g$ – przyspieszenie grawitacyjne
• $h$ – wysokość spadku

W urządzeniach takich jak koła wodne, energia kinetyczna przepływającej wody jest również wykorzystywana. W przypadku koła podsiębiernego, teoretyczna moc obliczana jest jako:

$P\; =\; \backslash frac\{1\}\{2\}\backslash rho\; S\; v^2$

Gdzie $v$ oznacza prędkość wody. Chociaż maksymalna wydajność jest teoretyczna, w praktyce możliwe jest jedynie częściowe odzyskanie energii kinetycznej.