Nastaje silom pokretne vode, obično iz potoka, rijeka ili jezera, za okretanje turbina koje aktiviraju električne generatore.
Ova energija se široko koristi širom svijeta za veliku proizvodnju energije.

Hidroelektrane rezervoara (ili zaplijene) :
Ove biljke opremljene su branom i rezervoarom za skladištenje vode. Voda se oslobađa iz rezervoara kroz penstockove kako bi se turbine okrenule i proizvela električna energija. Elektrane na rezervoare mogu biti velike veličine i obično imaju veliki kapacitet skladištenja vode, što im omogućuje da reguliraju proizvodnju električne energije prema potražnji.

Riječne hidroelektrane :
Za razliku od elektrana na rezervoare, riječne elektrane nemaju brane ili rezervoare. Oni jednostavno iskorištavaju prirodni protok potoka ili rijeka kako bi pretvorili turbine i proizveli električnu energiju. Ta su postrojenja općenito manje veličine i ovise o hidrološkim uvjetima za njihovu proizvodnju električne energije.

Crpne skladišne hidroelektrane :
Crpne skladišne elektrane dizajnirane su za pohranu energije pomoću dva spremnika, gornjeg spremnika i donjeg spremnika. Tijekom razdoblja niske potražnje za električnom energijom, voda se crpi iz donjeg spremnika u gornji spremnik kako bi se pohranila potencijalna energija. Kada je potražnja za električnom energijom velika, voda se oslobađa iz gornjeg spremnika kako bi se vrtjele turbine i proizvodila električna energija.

Mikroelektrane :
Mikroelektrane su male hidroelektrane općenito kapaciteta manjeg od 100 kW. Mogu se instalirati na male potoke ili rijeke, često u lokalne svrhe, kao što je opskrba električnom energijom udaljenih zajednica ili industrijskih lokacija.

Mini-hidroelektrane :
Mini-hidroelektrane imaju nešto veći kapacitet proizvodnje od mikroelektrana, obično do nekoliko megavata. Često se koriste za napajanje malih gradova, industrija ili udaljenih ruralnih područja.

Gravitacijske elektrane iskorištavaju protok vode i razliku u razini. Mogu se klasificirati prema protoku turbine i visini glave. Postoje tri vrste gravitacijski hranjenih elektrana (ovdje navedene po redoslijedu važnosti u hidroenergetskoj mješavini) :

- Elektrane na rijeku koriste tok rijeke i osiguravaju energiju osnovnog opterećenja proizvedenu "tok rijeke" i ubrizganu odmah u mrežu. Oni zahtijevaju jednostavan razvoj koji je mnogo jeftiniji od viših elektrana : male strukture preusmjeravanja, male brane koje se koriste za preusmjeravanje raspoloživog protoka iz rijeke u elektranu, možda mali rezervoar kada je riječni tok prenizak (konstanta pražnjenja(2) manje od 2 sata). Obično se sastoje od unosa vode, tunela ili kanala, nakon čega slijedi penstock i hidroelektrana smještena na obali rijeke. Pad niskog tlaka(3) u tunelu ili kanalu omogućuje vodi da dobije visinu u odnosu na rijeku, a time i da stekne potencijalnu energiju;
- zaključati elektrane u velikim rijekama s relativno strmim nagibom kao što su Rajna ili Rhone, brane na rijeci ili na kanalu paralelnom s rijekom uzrokuju niz dekametrijskih slapova koji ne ometaju dolinu u cjelini zahvaljujući nasipima paralelnim s rijekom. Hidroelektrane smještene u podnožju brana turbine vode rijeke. Pažljivo upravljanje vodom pohranjenom između dvi

DVI

"Digitalno vizualno sučelje" (DVI) ili digitalno video sučelje izumila je Radna skupina za digitalni zaslon (DDWG). To je digitalna veza koja se koristi za povezivanje grafičke kartice sa zaslonom.
To je samo povoljno (u usporedbi s VGA) na zaslonima gdje su pikseli fizički odvojeni. DVI veza stoga značajno poboljšava kvalitetu zaslona u usporedbi s VGA vezom s :

je brane omogućuje pružanje vršne energije uz osnovno opterećenje;
- Elektrane na jezera (ili elektrane visoke glave) također su povezane s rezervoarom vode stvorenim branom. Njihov veliki rezervoar (konstanta pražnjenja dulja od 200 sati) omogućuje sezonsko skladištenje vode i modulaciju proizvodnje električne energije : jezerske elektrane nazivaju se u satima najveće potrošnje i omogućuju odgovor na vrhove. Ima ih mnogo u Francuskoj. Biljka se može nalaziti u podnožju brane ili mnogo niže. U tom slučaju, voda se prenosi kroz tunele zadužene za jezero do ulaza u elektranu.

Crpne stanice za prijenos energije imaju dva bazena, gornji bazen (npr. jezero na velikoj nadmorskoj visini) i donji bazen (npr. umjetni rezervoar) između kojih se postavlja reverzibilni uređaj koji može funkcionirati kao pumpa ili turbina za hidraulički dio i kao motor ili alternator za električni dio.

Voda u gornjem bazenu se turbinira tijekom razdoblja velike potražnje za proizvodnjom električne energije. Zatim se ta voda pumpa iz donjeg bazena u gornji bazen u razdobljima kada je energija jeftina i tako dalje. Smatra se da ta postrojenja ne proizvode energiju iz obnovljivih izvora jer troše električnu energiju za proizvodnju turbinske vode.
Ovo su skladišta energije.
Često interveniraju za kratkoročne intervencije na zahtjev mreže i kao krajnja mjera (nakon drugih hidroelektrana) za dulje intervencije, posebno zbog troškova vode koja se podiže. Učinkovitost između proizvedene energije i potrošene energije iznosi od 70% do 80%.
Rad je profitabilan kada je razlika u cijenama električne energije između razdoblja izvan vrhunca (kupnja jeftine električne energije) i vršnih razdoblja (prodaja električne energije visoke cijene) značajna.

Hidroelektrane se sastoje od 2 glavne jedinice :

- rezervoar ili dovod vode (u slučaju riječnih elektrana) koji omogućuje stvaranje vodopada, obično s spremnikom tako da elektrana nastavi s radom, čak i tijekom razdoblja niske vode.

- Iskopani kanal za preusmjeravanje može se koristiti za preusmjeravanje viška vode koja dolazi bočno u ribnjak brane. Preljev omogućuje da poplave rijeke prođu bez opasnosti za strukture;
elektrana, koja se naziva i tvornica, koja omogućuje da se vodopad koristi za pogon turbina, a zatim za pogon alternatora.

Daleko najčešće su brane od zemljanog nasipa ili riprapa dobivene u kamenolomima miniranjem. Hidroizolacija je središnja (glina ili bitumenski beton) ili na uzvodnoj površini (cementni beton ili bitumenski beton). Ova vrsta brane prilagođava se širokom rasponu geologija;
gravitacijske brane izgrađene najprije u zidovima, zatim u betonu, a odnedavno u betonu zbijenom BCR valjkom) što omogućuje značajne uštede u vremenu i novcu. Temeljna stijena mora biti dobre kvalitete;
betonske lučne brane prilagođene relativno uskim dolinama i čije su obale izrađene od kvalitetne stijene. Suptilnost njihovih oblika omogućuje smanjenje količine betona i izgradnju ekonomičnih brana;
Brane s više lukova i stražnjice više se ne grade. BCR gravitacijske brane ih zamjenjuju.

Biljke su opremljene turbinama koje pretvaraju energiju protoka vode u mehaničku rotaciju kako bi pogonili alternatore.

Vrsta turbine koja se koristi ovisi o visini vodopada :
- za vrlo niske visine glave (1 do 30 metara) mogu se koristiti lukovice;
- za niske padove (5 do 50 metara) i visoke brzine protoka preferira se turbina Kaplan : njezine lopatice su upravljive, što omogućuje podešavanje snage turbine na visinu glave uz održavanje dobre učinkovitosti;
- Franjina turbina koristi se za srednje glave (40 do 600 metara) i srednji protok. Voda ulazi kroz periferiju lopatica i ispušta se u njihovo središte;
- Pelton turbina pogodna je za visoke padove (200 do 1.800 metara) i nizak protok. Prima vodu pod vrlo visokim tlakom putem injektora (dinamički utjecaj vode na kantu).

Za male hidroelektrane, jeftine (i manje učinkovite) turbine i jednostavni koncepti olakšavaju ugradnju malih jedinica.

Isplativost i predvi

DVI

"Digitalno vizualno sučelje" (DVI) ili digitalno video sučelje izumila je Radna skupina za digitalni zaslon (DDWG). To je digitalna veza koja se koristi za povezivanje grafičke kartice sa zaslonom.
To je samo povoljno (u usporedbi s VGA) na zaslonima gdje su pikseli fizički odvojeni. DVI veza stoga značajno poboljšava kvalitetu zaslona u usporedbi s VGA vezom s :

dljivost proizvodnje

Izgradnju brana karakteriziraju ulaganja koja su sve veća visina pada i šira dolina.
Ti se kapitalni izdaci uvelike razlikuju ovisno o značajkama razvoja i popratnim troškovima povezanima sa socijalnim i okolišnim ograničenjima, posebno troškovima izvlaštenog zemljišta.
Ekonomske prednosti povezane s kapacitetom modulacije proizvodnje električne energije omogućuju da ta ulaganja postanu profitabilna jer je vodni resurs besplatan, a troškovi održavanja smanjeni.

Hidroenergija omogućuje zadovoljavanje potreba prilagodbe proizvodnje električne energije, posebno skladištenjem vode u velikim rezervoarima branama ili nasipima.
Međutim, godišnje fluktuacije u proizvodnji hidroenergije su značajne. Uglavnom se odnose na padaline. Proizvodnja se može povećati za 15% u godinama kada su vodni resursi visoki i smanjiti se za 30% u godinama velike suše.

Hidroenergija se ponekad kritizira zbog izazivanja raseljavanja stanovništva, a rijeke i potoci povlaštena su mjesta za postavljanje stambenog prostora.
Na primjer, brana Tri klanca u Kini raselila je gotovo dva milijuna ljudi. Zbog izmijenjene regulacije vode mogu se poremetiti ekosustavi uzvodno i nizvodno od brana (uključujući migraciju vodenih vrsta) iako su ugrađeni uređaji kao što su riblji putovi.

Mjerenje hidroelektrane

Snaga hidroelektrane može se izračunati sljedećom formulom :

P = Q.ρ.H.g.r

Sa :

• P : snaga (izražena u W)
  


• P : prosječan protok mjeren u kubičnim metrima u sekundi
  


• ρ : gustoća vode, tj.
  


• H : visina pada u metrima
  


• g : konstanta gravitacije, odnosno gotovo 9,8 (m/s2)
  


• O : Učinkovitost postrojenja (između 0,6 i 0,9)
  

Širom svijeta :

hidroenergija je 2018. činila gotovo 15,8 % globalne proizvodnje električne energije (s godišnjom proizvodnjom od oko 4.193 TWh);
desetak zemalja, uključujući četiri u Europi, proizvodi više od polovice svoje električne energije iz hidroenergije. Norveška prednjači, a slijede Brazil, Kolumbija, Island, Venezuela, Kanada, Austrija, Novi Zeland i Švicarska.