mechanická síla padající vody je starý nástroj. To bylo používáno Řekové přeměnit vodní kola pro mletí pšenice na mouku, před více než 2000 lety . Dostupnost levné otrocké a zvířecí práce, nicméně, omezil jeho široké uplatnění až do 12. století. Během středověku byly vyvinuty velké dřevěné vodní kola s maximálním výkonem asi 50 hp. Moderní velkoplošná vodní energie vděčí za svůj vývoj britskému stavebnímu inženýrovi Johnu Smeatonovi, který nejprve postavil velké vodní kola z litiny.
vodní energie hrála důležitou roli v průmyslové revoluci. To dalo impuls k růstu textilního, kožedělného a strojírenského průmyslu na počátku 19. století. Ačkoli parní stroj již byl vyvinut, uhlí bylo vzácné a dřevo nevyhovující jako palivo. Vodní energie pomohla rozvíjet raná průmyslová města v Evropě a ve Spojených státech až do otevření kanálů poskytovalo levné uhlí do poloviny 19. století.
přehrady a kanály byly nezbytné pro instalaci po sobě jdoucích vodních kol, když byl pokles větší než 5 m (16 ft). Velká stavba přehrady, nicméně, nebylo možné, a nízké toky vody v létě a na podzim, spolu s námrazou v zimě, vedlo k nahrazení téměř všech vodních kol párou, když se uhlí stalo snadno dostupným.
nejstarší vodní elektrárna byla postavena v roce 1880 v Cragside, Northumberland, Anglie. Znovuzrození vodní energie přišlo s vývojem elektrického generátoru, dalším zlepšením hydraulické turbíny a rostoucí poptávkou po elektřině na přelomu 20. století. V roce 1920 již vodní elektrárny představovaly 40 procent elektrické energie vyrobené ve Spojených státech.
základní princip fungování většiny velkých zařízení zůstal od té doby stejný. Rostliny jsou závislé na velké vodní nádrži před přehradou, kde lze regulovat průtok vody a zajistit téměř konstantní hladinu vody. Voda protéká potrubí, tzv penstocks, Okinawa mořská voda přečerpávací Elektrárnakteré jsou řízeny ventily nebo turbínové brány pro nastavení průtoku v souladu s požadavkem na energii. Voda pak vstupuje do turbín a opouští je přes tzv. Generátory jsou namontovány přímo nad turbínami na svislých hřídelích. Konstrukce turbín závisí na dostupné hlavě vody, s takzvanými Francisovými turbínami používanými pro vysoké hlavy a vrtulovými turbínami používanými pro nízké hlavy.
na rozdíl od skladovacích zařízení, která jsou závislá na zadržování velkého množství vody, existuje několik příkladů, kdy jak kapka vody, tak stálý průtok jsou dostatečně vysoké, aby umožňovaly takzvaná zařízení typu run-of-the-river; jedním z nich je společný americko-kanadský energetický projekt Niagarských vodopádů.
v roce 1700 Američané uznali výhody mechanické vodní energie a hojně ji používali pro frézování a čerpání. Počátkem roku 1900 představovala vodní elektrárna více než 40 procent dodávek elektřiny ve Spojených státech. V roce 1940 vodní za předpokladu, asi 75 procent veškeré elektrické energie spotřebované na západě a severozápadním Pacifiku, a asi jedna třetina z celkové elektrické energie Spojených států. S nárůstem vývoje jiných forem výroby elektrické energie procento vodní energie pomalu klesalo a dnes poskytuje asi jednu desetinu elektřiny Spojených států.
rané vodní elektrárny byly stejnosměrné elektrárny postavené pro napájení obloukového a žárovkového osvětlení v období od roku 1880 do roku 1895. V letech 1895 až 1915 došlo k rychlým změnám v hydroelektrickém designu a v celé řadě postavených stylů rostlin. Konstrukce vodních elektráren se po první světové válce stala poměrně dobře standardizovanou, přičemž většina vývoje v 1920ech a 1930ech souvisela s tepelnými zařízeními a přenosem a distribucí.
následující seznam uvádí některé důležité události v historii vodních elektráren:
1826 francouzský inženýr, Benoit Fourneyron, vyvinul vysoce účinnou (80%) vodní turbínu s vnějším průtokem, ve které byla voda tangenciálně směrována přes oběžník turbíny, což způsobilo její rotaci. Další francouzský inženýr Jean v. Poncelet navrhl v roce 1826 turbínu s vnitřním průtokem, která používala stejné principy. Byl postaven až v roce 1838, kdy S. B. Howd získal americký patent na podobný design.1848 James B. Francis zlepšil tyto návrhy a vytvořil turbínu s 90% účinností.
1870 nejstarší vodní elektrárna na světě v Cragside, Rothbury, Anglie dodala elektrické světlo.1880 k prvnímu průmyslovému využití vodní energie k výrobě elektřiny došlo v Grand Rapids Michigan, když bylo 16 kartáčových obloukových lamp poháněno vodní turbínou v továrně Wolverine Chair v Grand Rapids, Michigan1881 v Niagarských vodopádech, New York kartáčové dynamo bylo připojeno k turbíně v Quigleyho mlýně na osvětlení městských pouličních lamp.1882 v Appletonu ve Wisconsinu první vodní elektrárnou, která používala systém Edison, byla elektrárna Vulcan Street Plant.
1887 stanice San Bernadino, Kalifornie, High Grove byla první vodní elektrárna na západě USA 1889 v Oregon City, Oregon, Willamette Falls stanice byla první AC vodní elektrárna. Přenášela jednofázový výkon 13 mil do Portlandu při 4,000 voltech, odstoupil na 50 voltů pro distribuci.
1891 ve Frankfortu na Main, Německo, první třífázový vodní systém byl použit pro demonstrační linku 175 km, 25,000 volt od závodu v Lauffenu.
1895 první veřejně vlastněná vodní elektrárna na jižní polokouli byla dokončena v Duck Reach v Tasmánii a dodávala energii městu Launceston pro pouliční osvětlení.
1898 Decew Falls 1, St. Catherines, Ontario, Kanada byla dokončena. Ve vlastnictví Ontario Power Generation, čtyři jednotky jsou stále v provozu. 25. srpna 1898 vysílala tato stanice výkon 22 500 voltů, 66 2/3 Hz, dvoufázový, vzdálenost 56 km do Hamiltonu v Ontariu. Použití vyššího napětí povoleného účinného přenosu na tuto vzdálenost. (Uznán jako IEEE milník v elektrotechnice & výpočetní výkonným výborem IEEE v roce 2002)
1901 v Trenton Falls, New York, viděl první instalaci high head reakčních turbín navržených a postavených v USA 1905 v Sault Ste. Marie, Michigan, první závod s nízkou hlavou s přímými připojenými vertikálními hřídelovými turbínami a generátory byl postaven
1906 v Ilchesteru v Marylandu, v Ambursenově přehradě byla postavena plně ponořená vodní elektrárna.1911 R. D. Johnson vynalezl diferenciální přepěťovou nádrž a Johnson hydrostatický penstock ventil.
1912 v Holtwoodu v Pensylvánii došlo k první komerční instalaci vertikálního axiálního ložiska Kingsbury ve vodní elektrárně.
1914 s. J. Zowski vyvinul turbínový běžec s vysokou specifickou rychlostí (Francis) pro aplikace s nízkou hlavou.
1916, došlo k první komerční instalaci turbíny s pevnou lopatkou, kterou navrhl Forrest Nagler.
1917 hydracone návrh trubice byl patentován W. M. White.
1919 Viktor Kaplan předvedl stavitelnou lopatkovou vrtuli turbíny runner v Poděbradech, Československo.
1922 byla poprvé postavena vodní elektrárna speciálně pro vrcholovou energii.
1929 závod Rocky River v New Milfordu v Connecticutu byl první velkou přečerpávací vodní elektrárnou.
další informace: doporučeným zdrojem podrobně popisujícím historii hydroelektriky je dvoudílná sada hydroelektrického vývoje ve Spojených státech 1880-1940, připravená pro pracovní skupinu pro správu kulturních zdrojů, Edison Electric Institute, Duncan Hay, New York State Museum, 1991. Tato kniha popisuje Americký hydroelektrický vývoj ent od prvního použití vodní energie kolem roku 1880 až do roku 1940, kdy bylo na trati více než 1500 vodních elektráren produkujících asi jednu třetinu elektrické energie Spojených států. To je srovnatelné s dneškem, kdy méně než jedna desetina energie je hydroelektrická.
historie vodních a elektráren v regionu Niagara
režim zasněžených hor, Nový Jižní Wales, Austrálie, je jedním z nejsložitějších integrovaných vodních a vodních elektráren na světě, který trval 25 let. Informace o vývoji jsou k dispozici na webových stránkách Snowy Hydro.
×zavřít