Voda je eden izmed najstarejših virov energije, ki se jih je človek naučil izkoriščati. Je najpomembnejši obnovljivi vir energije. Več kot petina vse elektrike na svetu je proizvedene z izkoriščanjem vodne energije, ki so jo začeli izkoriščati naši predniki že pred dvema tisočletjema. Več stoletij je hidroenergija namesto človeka opravljala fizično delo. Uporabljala se je v glavnem za neposreden pogon mlinov, žag, črpalk in drugih podobnih naprav. Kasneje so ugotovili, da lahko hidroenergijo pretvorijo v električno energijo.

Človek je izkoriščanje vodne energije v energetske namene skozi vso zgodovino le izpopolnjeval in večal njen obseg. Rezultat tega razvoja so velike hidrocentrale, ki imajo moči od nekaj 100 do nekaj 1000 MW. Danes se hidroenergija koristi predvsem za proizvodnjo elektrike. Izkoriščanje vodne energije je odvisno od mnogih geografskih in klimatskih pogojev. Nekatere države tako na ta način proizvedejo pretežni delež celotne elektrike.

Potencialno energijo vode je mogoče pretvoriti v uporabne oblike zaradi njenega gibanja, ki je posledica gravitacije. Reke predstavljajo naravne možnosti za relativno lahko izkoriščanje vodne energije.

Več o uporabi obnovljivih virov v praksi si lahko preberete tukaj.

Slovenija ima velike potenciale vodne energije, ki je obnovljiv vir. Za sodobno izkoriščanje tega vira se uporabljajo hidroelektrarne, ki z izredno visokim izkoristkom pretvarjajo potencialno energijo vode v električno energijo. Kar tretjino elektrike v Sloveniji je proizvedene iz hidroelektrarn.  Z različnimi vodnimi turbinami pretvarjamo energetski potencial vodotokov v mehansko energijo, ki se nato preko generatorjev pretvarja v električno energijo. V Slovenskem prostoru je tehnologija dobro razvita in poznana. Med male hidroelektrarne štejemo manjše objekte, ki so postavljeni na manjših vodotokih in imajo nazivno moč do 10 MW. V Sloveniji je malih hidroelektrarn veliko, vendar potenciali še zdaleč niso izkoriščeni.

Hidroelektrarne

Vodna elektrarna pretvarja obnovljivo potencialno energijo vode v električno. Osnovna sestavna dela vodne elektrarne sta vodna turbina in električni generator. Hidroelektrarne potencialno in kinetično energijo odvzamejo vodnemu toku in ju pretvorijo v mehansko energijo za pogon električnih generatorjev z vodnimi turbinami. 

HE je z ekonomskega vidika praviloma najugodnejša možnost pridobivanja energije iz obnovljivih virov. Stroški izgradnje so visoki, vendar je za HE značilno, da se gradijo za velike moči in proizvajajo velike letne količine energije zaradi bistveno večjega števila letnih obratovalnih ur, okrog štirikrat več kot npr. pri sončnih elektrarnah, kjer na leto računamo s 1050 obratovalnimi urami. Obenem pa na ceno vpliva tudi dejstvo, da je voda zastonj, strošek vzdrževanja in osebja, ki s sistemom upravlja, pa je majhen. Življenjska doba gradbenega dela je približno 80 let, strojnega dela pa 40 let, medtem ko je investicijski strošek v gradbeni del v višini dobre polovice investicije novogradnje. Upoštevati je treba tudi, da je cena kilovatne ure novih HE zaradi zahtevnejših gradenj bistveno višja kot je bila pri starejših HE, da se okoljski standardi spreminjajo in postajajo vedno strožji in da se podaljšujejo postopki v primeru novogradnje itd.

Male hidroelektrarne (MHE) koristijo energijo manjših vodnih virov, zato so to elektrarne manjše moči. MHE imajo podobno zgradbo in način delovanja kot veliki sistemi, prav tako pa so enake tehnične zahteve, razlika je le v moči ter ekonomskih in ekoloških zahtevah, ki so pri manjših sistemih še zahtevnejše. MHE se v Sloveniji običajno delijo na razrede: mikro: nazivne električne moči manjše od 50 kW; male: nazivne električne moči od 50 kW in manjše od 1MW; srednje: nazivne električne moči od 1MW in manjše od 10 MW; velike: nazivne električne moči 10 MW ali več.

 

 

Poznamo tri osnovne vrste hidroelektrarn:

Pretočne

Pretočne elektrarne nimajo vodne akumulacije za jezom, temveč sproti izrabljajo količino vode, ki teče po strugi reke. Pri tem se koristi kinetična energija vode za pogon turbine, presežek vode pa neizkoriščen steče čez jez. Za to vrsto elektrarne je pomemben čim bolj enakomeren pretok vode skozi celo leto.

Akumulacijske

Akumulacijske hidroelektrarne so najpogostejši način pridobivanja elektrike iz energije vode. Ta tip hidroelektrarne izkorišča manjšo količino vode, ki pa ima velik višinski padec. Voda teče v akumulacijsko jezero in se nato vodi na turbine glede na potrebe električnega omrežja. Z zajezitvijo nastane akumulacijsko jezero, ki poleg zagotavljanja določenega potrebnega pretoka vode, služi tudi za namakanje in podobno.

Črpalno – akumulacijske

Črpalno – akumulacijske elektrarne so pomembne v energetskem sistemu zaradi ustvarjenih velikih presežkov nočne energije in pokrivanje dnevnih konic, ko je poraba elektrike večja. Voda se zbira v dveh akumulacijskih jezerih, ki sta postavljeni na različnih višinah. Ponoči, ko je potrošnja elektrike majhna, se voda črpa iz spodnjega jezera v zgornje jezero. Podnevi pa elektrarna proizvaja električno energijo s tem, ko prazni zgornje akumulacijo jezero.

Primernost lokacije

Osnovni predpogoj za izkoriščanje vodotoka na določeni lokaciji je pridobitev koncesije s strani države. Primerno lokacijo določimo glede na pretok vodotoka in padec vode, ki morata biti dovolj velika. Razmerje med razpoložljivim padcem vodotoka in pretokom je osnova za izbiro najprimernejšega tipa turbine.