Vodopády byly po staletí důležitým zdrojem energie, protože se používaly k pohonu mlýnů. V dnešní době vyrábějí mnohem více energie vodní elektrárny.
Poznání, jak tento přírodní proces funguje, umožňuje pochopit způsob, jakým využíváme energii tekoucích vod k pokrytí světových energetických potřeb.
Využití energie vodopádů
Výroba elektrické energie ve vodních elektrárnách označuje výrobu pomocí přeměny energie z tekoucí nebo padající vody na elektrickou energii. Základní princip vodopádů při výrobě elektřiny je založen na pohybu vody a schopnosti otáčet turbíny.
Vodopády přirozeně disponují gravitačními silami, které vytvářejí potřebnou setrvačnost pro pohon turbíny. Funguje to tak, že kinetická energie padající nebo pohybující se vody se přenáší na lopatky turbíny, a tím způsobuje jejich otáčení.
Související článek
Při vodopádu se voda rozděluje a vlivem gravitace získává kinetickou energii. Tato energie se získává ve vodní elektrárně tím, že se voda posílá do roztočených turbín. V případě přírodních vodopádů není třeba k získání této energie provádět velké úpravy.
Voda roztáčí turbínu, která je spojena s generátorem. Během otáčení hřídele turbíny generátor vytváří energii. Taková technologie výroby energie se nazývá hydroelektrická výroba – tyto zdroje vždy hodně přispívaly ke globálnímu využívání obnovitelných zdrojů energie díky své spolehlivosti a udržitelnosti v průběhu let.
Turbína je hlavní mechanismus, který pomocí mechanického zařízení přeměňuje kinetickou energii proudící vody na rotační pohyb. Vodní turbína je obvykle umístěna v širším prostoru zvaném penstock, který slouží velkým, masivním vodním elektrárnám (stejně jako ta, která se vyrábí v Indonésii).
Voda je pak odváděna přes penstock do vrtů, kde má obrovský vliv na lopatky turbíny. Když voda vstupuje do turbíny, tlačí do lopatek, které se otáčejí, a tímto pohybem vytváří mechanickou energii.
Tato mechanická energie je pak spojena s elektromagnetickým generátorem uvnitř turbíny. Generátor využívá rotujících magnetů, které vytvářejí magnetické pole, jež indukuje elektrický proud v cívce z drátů, která ji obklopuje. Takto generovaný proud se označuje jako stejnosměrný proud (DC), ale dále prochází měničem, který jej převádí na střídavý proud (AC) pro použití v domácnostech a průmyslu. Takto se tedy pohyb vody převádí na použitelnou elektřinu.
Udržitelný zdroj energie
Většina vodních elektráren vyrábí elektřinu z přehrad, které napodobují umělé vodopády tím, že uchovávají vodu v nádržích a vypouštějí ji pod kontrolou prostřednictvím turbín, aby se zvýšila její účinnost ve srovnání s přírodními vodopády. Přehrady zajišťují spolehlivou výrobu energie, ale mají své nevýhody, jako je poškození ekosystému a vysídlení lidí.
Alternativní systémy, jako je systém run-of-the-river, získávají stále větší pozornost jako způsob, jak zmírnit dopady přehrad. Vývoj technologie turbín zvýší účinnost a sníží náklady na ochranu životního prostředí. Integrace vodní energie se solární a větrnou energií by mohla vytvořit vysoce odolnou energetickou síť a otevřít tak oblasti pro přístup k čisté energii, zejména v odlehlých oblastech.
Většina vodní energie pochází z přehrad, které uchovávají vodu v nádržích a vypouštějí ji přes turbíny řízenou rychlostí, čímž zvyšují její účinnost na úroveň přírodních vodopádů. Přehrady poskytují spolehlivou energii, ale mají své nevýhody, jako je narušení ekosystému a dokonce i přesídlení lidí.
Aby se snížil dopad, vzbuzují zájem nové alternativy, jako jsou systémy pro běh po řece. Vhodný pokrok v technologii turbín by dále zlepšil účinnost a minimalizoval náklady na životní prostředí. Integrace vodní energie se solární a větrnou energií by mohla vytvořit nejodolnější energetické sítě a zvýšit přístup k čisté energii, především v odlehlých oblastech.
Vodopády jsou jedním ze způsobů, jak využít tekoucí vodu na její přirozené cestě a přeměnit její energii na elektřinu roztočením turbín. Stejný princip – přeměna kinetické energie na elektrickou – se uplatňuje bez ohledu na to, zda se využívá vlastní přírodní vodopád, nebo se za tímto účelem staví přehrada. Vzhledem k tomu, že se technologie neustále zdokonalují, zůstává vodní energie vysoce účinným (jako například tato z nejznámější americké řeky, která vědce překvapuje) obnovitelným zdrojem v boji za ekologičtější budoucnost kolem stále čistší energie.