Гидроэнергия


Гидроэнергия (от греч. ὕδωρ, «вода»), представляет собой использование падающей или быстро текущей воды для производства электроэнергии или для приведения в действие машин. Это достигается за счёт преобразования гравитационного потенциала или кинетической энергии источника воды в энергию[1]. Гидроэнергия — это метод устойчивого производства энергии.

С древних времён гидроэнергия от водяных мельниц использовалась в качестве возобновляемого источника энергии для орошения и работы механических устройств, таких как мельницы, лесопилки, текстильные фабрики, отбойные молотки, доковые краны, бытовые лифты и рудные мельницы. Тромпа, производящая сжатый воздух из падающей воды, иногда используется для питания других механизмов на расстоянии[1][2].

Гидроэнергетика в настоящее время используется в основном для производства электроэнергии, а также применяется как половина системы накопления энергии, известной как гидроаккумулирующая электроэнергия.

Гидроэнергетика является привлекательной альтернативой ископаемому топливу, поскольку она не производит непосредственно двуокиси углерода или других загрязнителей атмосферы и обеспечивает относительно стабильный источник энергии. Тем не менее, он имеет экономические, социальные и экологические недостатки и требует достаточно большого источника воды, такого как река или озеро на возвышенности[3]. Международные организации, такие как Всемирный банк, рассматривают гидроэнергетику как низкоуглеродное средство экономического развития[4].

Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что основы гидроэнергетики восходят к древнегреческой цивилизации[5]. Другие данные указывают на то, что водяное колесо самостоятельно появилось в Китае примерно в тот же период[5]. Свидетельства существования водяных колес и водяных мельниц относятся к древнему Ближнему Востоку в IV веке до н. э.[6]:14. Более того, данные указывают на использование гидроэнергетики с помощью ирригационных машин в древних цивилизациях, таких как Шумер и Вавилония[7]. Исследования показывают, что водяное колесо было первоначальной формой использования энергии воды и приводилось в движение людьми или животными[7].

В Римской империи водяные мельницы были описаны Витрувием к I веку до н. э.[8]. Мельница Барбегала, расположенная на территории современной Франции, имела 16 водяных колес, перерабатывающих до 28 тонн зерна в сутки[2]. Римские водяные колеса также использовались для распиливания мрамора, например, лесопилка Иераполиса конца III века[9]. Такие лесопилки имели водяное колесо, которое приводило в движение две кривошипно-шатунные тяги для привода двух пил. Он также появляется на двух восточно-римских лесопильных заводах VI века, раскопанных в Эфесе и Герасе соответственно. Кривошипно -шатунный механизм этих римских водяных мельниц преобразовывал вращательное движение водяного колеса в линейное движение пил[10].