Hidroenergija spada pod obnovljive izvore energije i ona je potpuno čista, a iskorištava se za dobivanje električne energije u hidrocentralama. Najveći dio hidroenergije potječe od kruženja vode u prirodi koje je najvećim dijelom uzrokovano Sunčevim zračenjem. Hidroenergija je jedan od najznačajnijih izvora obnovljive energije, a ujedno je i ekonomski konkurentna alternativa fosilnim gorivima i nuklearnoj energiji.
Voda je sastavni dio svih živih bića i zasigurno jedna od materija bez koje život na Zemlji ne bio moguć. No osim za egzistencijalne svrhe čovjek je prilično rano započeo koristiti vodu kao pogonsko sredstvo ispočetka primitivnih, a kasnije sve impresivnijih naprava. Energetsko iskorištavanje vode započinje u doba stare Grčke i Rima. U to vrijeme korišteni su vertikalna vodna kola koja je pokretao tok rijeke ili potoka, a koristila su se za mljevenje žita i kukuruza u tadašnjim mlinovima. U Kini se energija vode također koristila vrlo rano, negdje početkom Nove ere. Osim za mljevenje žitarica i ljuštenje riže, energija vode u Kini je korištena i za lijevanje željeza) te za drobljenje ruda.
Nakon 13. stoljeća započeo je prijenos znanja i tehnologije vezane uz vodno kolo iz Kine prema Europi. Zbog sve veće primjene vodenog kola uslijedio je njegov daljnji razvoj koji je doveo do otkrića vodne turbine koja ga je u 19. stoljeću gotovo u potpunosti zamijenila. Za razvoj današnjih suvremenih hidroelektrana uz otkriće i daljnji razvoj vodnih turbina podjednako je bitno i razvijanje znanja i tehnologija obuzdavanja i usmjeravanja tokova vode, a posebice skladištenja vode u što nepropusnijim bazenima – akumulacijama vode. Za ove potrebe nužni su nasipi te ustave ili brane. Izgradnjom brana stvara se umjetno (akumulacijsko jezero) ili retencija (privremeno zadržavanje vode), kojemu su uz upotrebu vode u hidroelektranama namjene i upravljanje (regulacija) vodnog toka radi učinkovitije obrane od poplava, korištenja vode za vodoopskrbu, navodnjavanje, plovidbu i rekreaciju. Za izgradnju brana ispočetka su korišteni zemlja i kamen dok se u današnje vrijeme zbog bolje nepropusnosti i stabilnosti koriste cigle i beton.
Prve izgrađene hidroelektrane su pomoću dinamo generatora proizvodile istosmjernu električnu energiju za potrebe rasvjete. Najranija hidroelektrana takve izvedbe izgrađena je 1870. u mjestu Cragside u Britaniji. Slijedila ju je hidroelektrana u gornjoj Bavarskoj 1876. koja je služila za rasvjetu spilje pokraj dvorca Linderhof. Edison je 1882. je izgradio i u rad pustio prva hidroelektranu u SAD-u i to na rijeci Fox u Appletonu, Wisconsin. Od tada slijedi uzlet izgradnje hidroelektrana što se najbolje očitava iz činjenice da ih je 1889. bilo već preko stotinu samo na području Sjeverne Amerike. Prva elektrana na svijetu koja je proizvodila izmjeničnu električnu energiju bila je hidroelektrana snage 250 kW izgrađena 1893. (Redlands hidroelektrana) koja je koristila tok rijeke Mill Creek. Godine 1895. na slapovima Niagara Westinghouse i Tesla grade hidroelektranu s izmjeničnim generatorima ukupne snage 37 MW. S daljnjim razvojem električnih generatora, dodatnim usavršavanjem vodnih turbina te značajnim porastom potražnje za električnom energijom stvoreni su savršeni uvjeti za strelovit rast instaliranog kapaciteta za proizvodnju električne energije iz hidroelektrana. Za primjer, početkom 20. stoljeća više od 40 % potrošnje električne energije u SAD pokrivale su hidroelektrane.
Današnje hidroelektrane imaju instalirane snage od nekoliko vata pa sve do nekoliko GW. U razvijenim zemljama dostupne lokacije za iskorištavanje vode u energetske svrhe i izgradnju hidroelektrana su uglavnom već iskorištene. Stoga u većini zemalja danas nema više puno mjesta za značajno povećanje instalirane snage osim kroz izgradnju malih hidroelektrana.
Energija valova i morskih struja također potječe od energije Sunca, ali se u prototipnim postrojenjima pretvara u električnu energiju na drugačiji načine nego u tradicionalnim hidroelektranama. Postrojenja za pretvorbu energije plime i oseke te energije valova i morskih struja u električnu energiju sasvim općenito mogu se nazvati hidroelektranama. Vremenska učestalost pojave plime i oseke razlikuje se od obale do obale. Na europskoj obali Atlantskog oceana vremenski razmak između dvije plime je oko 12 sati, a na obalama Indokine 24 sata. Jednako tako i amplitude plime i oseke nisu svugdje jednake. U Sredozemnom moru amplituda je samo 10 cm, u Baltičkom moru nekoliko desetaka centimetara, a u Atlantskom, Tihom i Indijskom oceanu prosječno 6 do 8 m. Na pojedinim mjestima obale u zapadnoj Francuskoj i u jugozapadnom dijelu Velike Britanije amplituda dostiže i više od 12 m. Za energetsko iskorištavanje plime i oseke potrebno je odabrati pogodno mjesto na morskoj obali na kojem je velika amplituda plime i na kojem postoji mogućnost, izgradnjom brane (pregrade), izolirati dio morske površine radi stvaranja akumulacijskog bazena. Najstarija i najveća elektrana na plimu i oseku se nalazi u Francuskoj u La Ranceu. Njezina snaga je 240 MW, a u pogon je ušla 1966.
Zašto se hidroelektrane ubrajaju u obnovljive izvore energije? U zakonskoj dokumentaciji često se definira gornja granica instalirane snage hidroelektrane pri kojoj se one još uvijek ubrajaju u obnovljive izvore energije. Razlog tomu su sustavi poticaja proizvodnje električne energije iz obnovljivih izvora koji se ne odnose na velike hidroelektrane nego tek na one manje, čija zastupljenost nije velika pa stoga i proizvodna tehnologija nije dovoljno konkurentna. Sve hidroelektrane bez obzira na veličinu spadaju u obnovljive izvore energije.
Voda je u konstantnom kretanju u globalnom ciklusu koji kreće isparavanjem s vodenih površina jezera, rijeka i oceana, a isparena voda diže se prema atmosferi. Tada dolazi do formiranja oborina bilo u obliku kiše ili snijega koje se ponovno vraćaju na površinu Zemlje. Osnovna pokretačka energija ovog ciklus je energija Sunca. U hidroelektranama voda je zapravo pokretačko "gorivo", ali nakon prolaska kroz hidroelektrane njezina količina ostala je nepromijenjena. Upravo zbog navedenih činjenica hidroelektrane se smatraju obnovljivim izvorima energije. Osnova proizvodnje električne energije jest iskorištavanje energije vode koja se kreće nizvodno, od većih nadmorskih visina prema nižim, a Sunce u cijelom ciklusu ima zapravo ulogu pumpe.
Hidroelektrane pri proizvodnji električne energije ne proizvode emisije stakleničkih plinova. S druge pak strane izgradnja nužnih objekata za optimalan rad hidroelektrane može imati određeni utjecaj na okoliš, posebice izgradnja velikih akumulacija kojima se uvelike promijeni mikro klima pojedine regije. Hidroelektrane su ujedno i vrlo ekonomični izvori električne energije. Iako iziskuju značajne investicijske troškove, jednom izgrađene hidroelektrane mogu proizvoditi električnu energiju i do stotinu godina. Izvor energije, voda, ima zanemarive troškove pa se proizvodni troškovi hidroelektrana svode zapravo na troškove održavanja opreme u radnom stanju. Tehnologija potrebna za pretvorbu vode vrlo je razvijena i učinkovita što doprinosi ekonomičnosti hidroelektrana. Ipak, potencijal za izgradnju velikih hidroelektrana u razvijenim zemljama gotovo je u cijelosti iskorišten što je usporilo porast instaliranog kapaciteta. U nerazvijenim zemljama Afrike, Azije i Južne Amerike postoje značajni neiskorišteni vodni potencijali.
Procjenjuje se da je iskorišteno oko 25% hidroenergetskog potencijala, a većina neiskorištenog potencijala se nalazi u nerazvijenim zemljama.
Hidroelektrane danas predstavljaju najzastupljeniji oblik proizvodnje električne energije iz obnovljivih izvora energije. 2015. u svijetu je proizvedeno nešto manje od 24 000 TWh električne energije, od toga iz obnovljivih izvora energije oko 23.7% Samo u hidroelektranama je iste godine proizvedeno 16.6% ukupne svjetske električne energije što znači da na hidro-elektrane otpada oko 70% ukupne proizvodnje električne energije iz obnovljivih izvora. Ukupni instalirani kapacitet u svim hidroelektranama na svijetu iznosi oko 1209 GW. Od tog iznosa 154 GW otpada na reverzibilne hidroelektrane što znači da ukupni kapacitet hidroelektrana u pravom smislu riječi iznosi oko 1065 GW. Gotovo trećina tog iznosa instalirana je u Kini 298 GW, a slijede ju Brazil 92 GW, Kanada 79 GW i SAD 71GW.
Iako proizvodnja energije u hidroelektranama sve više raste njeno korištenje ipak ima svoja ograničenja. Hidroenergija se ne može koristiti bilo gdje jer zahtjeva obilje brzo tekuće vode, te je poželjno da je ima dovoljno tokom cijele godine jer se električna energija ne može jeftino uskladištiti. Da bi se poništio utjecaj oscilacija vodostaja grade se i akumulacijska jezera čime se diže cijena same elektrane, ali se diže i razina podzemnih voda u okruženju akumulacije. Razina podzemnih voda ima dosta utjecaja na biljni i životinjski svijet čime se dolazi do zaključka da hidroenergija nije baš sasvim bezopasna za okoliš. Veliki problem kod akumuliranja voda je i zaštita od potresa, ali i od terorističkog čina. No, usprkos ograničenjima hidroenergija je budućnost.
Poštovani, za čitanje cijelog ovog teksta morate biti pretplatnik.
