これは、通常、小川、川、または湖から移動する水の力を使用して、発電機を作動させるタービンを回転させることによって生成されます。
このエネルギーは、世界中で大規模な発電に広く利用されています。

貯水池(または貯水池)水力発電所 :
これらのプラントには、水を貯めるためのダムと貯水池が装備されています。貯水池から水圧管を通って水が放出され、タービンを回して発電します。貯水池発電所は規模が大きく、通常、貯水容量が大きいため、需要に応じて発電量を調整できます。

河川流域の水力発電所 :
貯水池発電所とは異なり、河川流下発電所にはダムや貯水池がありません。小川や川の自然の流れを利用してタービンを回し、発電するだけです。これらの発電所は一般的に規模が小さく、発電は水文学的条件に依存します。

揚水発電水力発電所 :
揚水発電所は、上部タンクと下部タンクの2つのタンクを使用してエネルギーを貯蔵するように設計されています。電力需要が少ない時期には、下部貯水池から上部貯水池に水を汲み上げて、位置エネルギーを蓄えます。電力需要が高いときは、上部タンクから水を放出してタービンを回転させ、発電します。

マイクロ水力発電所 :
マイクロ水力発電所は、一般的に容量が100kW未満の小規模な水力発電設備です。小さな小川や川に設置でき、多くの場合、遠隔地のコミュニティや工業用地への電力供給など、地域の目的で設置できます。

ミニ水力発電所 :
ミニ水力発電所は、マイクロ発電所よりもわずかに高い発電容量を持ち、通常は最大数メガワットです。それらは、小さな町、産業、または遠隔地の農村地域に電力を供給するためによく使用されます。

重力式発電所は、水の流れと水位の違いを利用しています。それらは、タービンの流れとヘッドの高さに応じて分類できます。重力式発電所には3つのタイプがあります(ここでは、水力発電ミックスにおける重要度の高い順にリストされています)。

- 河川流下発電所は、河川の流れを利用してベースロードエネルギーを生産し、すぐに送電網に注入します。小さな迂回構造物、川から発電所への利用可能な流れを迂回させるために使用される小さなダム、川の流量が低すぎる場合の小さな貯水池(2時間未満)など、高分子発電所よりもはるかに安価な単純な開発が必要です。それらは通常、取水口、トンネルまたは運河で構成され、その後に水圧管と川のほとりにある水力発電所が続きます。トンネルや運河の圧力降下(3)が低いため、水は川に対して高さを増し、位置エネルギーを得ることができます。
- ライン川やローヌ川などの比較的急な斜面の大きな川の発電所をロックし、川または川に平行な運河のダムは、川に平行な堤防のおかげで谷全体を乱さない一連の十量制の滝を引き起こします。ダムのふもとに設置された水力発電所は、川の水をタービンでタービンで運びます。2つのダム間に貯留された水を慎重に管理することで、ベースロードに加えてピークエネルギーを供給することができます。
- 湖沼発電所(または高落差発電所)も、ダムによって作られた貯水池に関連しています。それらの大きな貯水池(200時間以上の空の定数)は、季節的な水の貯蔵と電力生産の変調を可能にします : 湖の発電所は、最も消費量の多い時間帯に呼び出され、ピークに対応することを可能にします。フランスにはたくさんあります。植物はダムのふもとまたははるかに低い場所に配置できます。この場合、水は湖を担当するトンネルを通って発電所の入り口に送られます。

揚水エネルギー輸送ステーションには、上部盆地(高高度湖など)と下部盆地(人工貯水池など)の2つの盆地があり、その間に、油圧部分のポンプまたはタービンとして、および電気部分のモーターまたはオルタネーターとして機能する可逆装置が配置されています。

上流域の水は、電力を生産するために需要の高い時期にタービンでタービンが回されます。 そして、この水は、エネルギーが安い時期に下流域から上流域に汲み上げられます。これらのプラントは、タービンの水を汲み上げるために電力を消費するため、再生可能エネルギー源からエネルギーを生産するとは見なされません。
これらはエネルギー貯蔵施設です。
彼らは、ネットワークの要求に応じて短期的な介入のために介入し、特に持ち上げられる水のコストのために、長期的な介入のための最後の手段として(他の水力発電所の後)頻繁に介入します。生産されたエネルギーと消費されたエネルギーの間の効率は、70%から80%程度です。
オフピーク時(低コストの電力を購入する)とピーク時(高価格の電力を販売する)の電気料金の差が大きい場合、この事業は利益を上げます。

水力発電所は、2つの主要なユニットで構成されています。

- 貯水池または取水口(河川発電所の場合)により、通常は貯水タンクを備えた滝を作成することができるため、水位が低い時期でも発電所が稼働し続けます。

- 掘られた分水路を使用して、横方向に到着した余分な水をダム池に迂回させることができます。余水吐は、川の洪水が構造物に危険を及ぼすことなく通過することを可能にします。
発電所は工場とも呼ばれ、滝を使用してタービンを駆動し、次にオルタネーターを駆動できます。

圧倒的に多いのは、土堤で作られたダムや、採石場で発破によって得られるリップラップです。防水は、中央(粘土または瀝青コンクリート)または上流面(セメントコンクリートまたは瀝青コンクリート)にあります。このタイプのダムは、さまざまな地質に適応します。
重力式ダムは、最初は石積みで、次にコンクリートで建設され、最近ではBCRローラーで圧縮されたコンクリートで建設され、時間とコストを大幅に節約できます。基礎岩は良質でなければなりません。
コンクリートアーチ型のダムは比較的狭い谷に適応し、その堤防は良質の岩でできています。それらの形状の微妙さは、コンクリートの量を減らし、経済的なダムを建設することを可能にします。
マルチアーチダムとバットレスダムはもはや建設されていません。BCR重力ダムがそれらに取って代わります。

プラントには、オルタネーターを駆動するために水流のエネルギーを機械的な回転に変換するタービンが装備されています。

使用されるタービンの種類は、滝の高さによって異なります。
- 非常に低いヘッドの高さ(1~30メートル)には、バルブタービンを使用できます。
- 低い落差(5~50メートル)と高流量の場合、カプランタービンが好まれます : そのブレードは操縦可能であり、良好な効率を維持しながらタービンの出力をヘッドの高さに調整することができます。
- フランシス水車は、中程度の落差(40~600メートル)と中程度の流量に使用されます。水はブレードの周囲から入り、ブレードの中心で排出されます。
- ペルトン水車は、高落下(200~1,800メートル)と低流量に適しています。インジェクターを介して非常に高い圧力で水を受け取ります(バケツへの水の動的衝撃)。

小水力発電所では、低コストの(そして効率の悪い)タービンとシンプルなコンセプトにより、小型ユニットの設置が容易になります。

生産の費用対効果と予測可能性

ダムの建設は、滝の高さが高く、谷が広いほど投資が特徴です。
これらの設備投資は、開発の特性と、社会的および環境的制約に関連する付帯費用、特に収用された土地のコストによって大きく異なります。
発電の変調能力に関連する経済的利点により、水資源が無料で維持費が削減されるため、これらの投資を収益性の高いものにすることができます。

水力発電は、特にダムや堤防によって大きな貯水池に水を貯めることによって、発電量を調整するニーズを満たすことを可能にします。
しかし、水力発電の年間変動は大きい。それらは主に降雨に関連しています。水資源が高い年は生産量が15%増加し、大干ばつの年には30%減少する。

水力発電は、川や小川が住宅を建設するのに特権的な場所であることから、人口移動を引き起こすと批判されることがあります。
例えば、中国の三峡ダムでは、200万人近くが避難を余儀なくされています。水質調整の変更により、ダムの上流や下流の生態系が乱れる(水生生物の回遊を含む)が、魚道などの装置が設置されている。

水力発電の測定

水力発電所の電力は、次の式で計算できます。

P = Q.ρ.H.g.r

で：

• P : 電力(Wで表される)
  


• Q : 立方メートル/秒で測定された平均流量
  


• ρ : 水の密度、つまり1,000 kg / m3
  


• H : 落下高さ(メートル)
  


• g : 重力定数、つまりほぼ9.8(m / s2)
  


• A : プラント効率(0.6~0.9)
  

世界的な：

水力発電は、2018年の世界の電力生産量の約15.8%を占めました(年間生産量は約4,193TWh)。
欧州の4カ国を含む12カ国が、電力の半分以上を水力発電で賄っている。ノルウェーがトップで、ブラジル、コロンビア、アイスランド、ベネズエラ、カナダ、オーストリア、ニュージーランド、スイスが続きます。