a leeső víz mechanikai ereje egy régi eszköz. A görögök több mint 2000 évvel ezelőtt használták a vízkerekeket a búza lisztté őrlésére . Az olcsó rabszolga-és állati munkaerő elérhetősége azonban a 12. századig korlátozta széles körű alkalmazását. A középkorban nagy fából készült vízkerekeket fejlesztettek ki, amelyek maximális teljesítménye körülbelül 50 le volt. A Modern nagyszabású vízenergia fejlesztését John Smeaton Brit építőmérnöknek köszönheti, aki először öntöttvasból épített nagy vízikereket.
a vízenergia fontos szerepet játszott az ipari forradalomban. Ez lendületet adott a textil -, bőr-és gépipar növekedésének a 19.század elején. Bár a gőzgépet már kifejlesztették, a szén kevés volt, a fa pedig nem volt kielégítő üzemanyagként. A vízenergia segített a korai ipari városok fejlesztésében Európában és az Egyesült Államokban, amíg a csatornák megnyitása a 19. század közepére olcsó szenet biztosított.
gátak és csatornák szükségesek voltak az egymást követő vízkerekek telepítéséhez, amikor a csepp nagyobb volt, mint 5 m (16 láb). A nagy tárológát építése azonban nem volt megvalósítható, és a nyári és őszi alacsony vízáramlás, valamint a téli jegesedés miatt szinte az összes vízkereket gőzzel helyettesítették, amikor a szén könnyen elérhetővé vált.
a legkorábbi vízerőművet 1880-ban építették Cragside, Northumberland, Anglia. A vízenergia újjászületése az elektromos generátor fejlesztésével, a hidraulikus turbina továbbfejlesztésével, valamint a 20. század fordulójára növekvő villamosenergia-kereslettel járt. 1920-ra a vízerőművek már az Egyesült Államokban termelt villamos energia 40% – át tették ki.
a legtöbb nagy létesítmény működési elve azóta változatlan maradt. A növények egy nagy víztározótól függenek a gát előtt, ahol a vízáramlás szabályozható, és közel állandó vízszint biztosítható. A víz átfolyik a vezetékeken, úgynevezett penstocks, Okinawa tengervíz szivattyús tároló erőmű, amelyet szelepek vagy turbina kapuk vezérelnek, hogy az áramlási sebességet az energiaigénynek megfelelően állítsák be. A víz ezután belép a turbinákba, és az úgynevezett tailrace-en keresztül hagyja el őket. Az áramfejlesztők közvetlenül a turbinák fölé vannak szerelve függőleges tengelyeken. A turbinák kialakítása a rendelkezésre álló vízfejtől függ, az úgynevezett Francis-turbinákat magas fejekhez, a légcsavaros turbinákat pedig alacsony fejekhez használják.
a tároló típusú erőművekkel ellentétben, amelyek nagy mennyiségű víz lefoglalásától függenek, létezik néhány példa, ahol mind a vízcsepp, mind az állandó áramlási sebesség elég magas ahhoz, hogy lehetővé tegye az ún.
az 1700-as években az amerikaiak felismerték a mechanikus vízenergia előnyeit, és széles körben használták maráshoz és szivattyúzáshoz. Az 1900-as évek elejére a vízenergia az Egyesült Államok villamosenergia-ellátásának több mint 40% – át tette ki. Az 1940-es években a vízenergia szolgáltatta a Nyugat és a Csendes-óceán északnyugati részén elfogyasztott villamos energia mintegy 75 százalékát, és az Egyesült Államok teljes elektromos energiájának körülbelül egyharmadát. A villamosenergia-termelés más formáinak fejlődésével a vízenergia aránya lassan csökkent, és ma az Egyesült Államok villamos energiájának körülbelül egytizedét biztosítja.
a korai vízerőművek egyenáramú állomások voltak, amelyeket ív-és izzólámpákra építettek az 1880 és 1895 közötti időszakban. Az 1895-től 1915 – ig tartó években gyors változások történtek a hidroelektromos tervezésben és a sokféle növénystílusban. A vízerőművek tervezése az I. világháború után meglehetősen jól szabványosított lett, az 1920-as és 1930-as években a legtöbb fejlesztés a hőerőművekhez, valamint az átvitelhez és az elosztáshoz kapcsolódott.
az alábbiakban felsorolunk néhány fontos eseményt a hidroelektromos történelemben:
1826 francia mérnök, Benoit Fourneyron kifejlesztett egy nagy hatékonyságú (80%) kifelé áramló vízturbinát, amelyben a vizet tangenciálisan irányították a turbinavezetőn keresztül, ami forogni kezdett. Egy másik francia mérnök, Jean V. Poncelet 1826-ban egy befelé áramló turbinát tervezett, amely ugyanazokat az elveket alkalmazta. Csak 1838-ban épült, amikor S. B. Howd megszerezte a amerikai szabadalom hasonló tervhez.1848 James B. Francis továbbfejlesztette ezeket a terveket, hogy 90% – os hatékonyságú turbinát hozzon létre.
1870 a világ legkorábbi hidroelektromos projektje Cragside, Rothbury, Anglia szállított elektromos fény.1880 a vízenergia első ipari felhasználása villamos energia előállítására a michigani Grand Rapids-ban történt, amikor 16 kefe-ívlámpát vízturbinával tápláltak a Wolverine Székgyár ban ben Grand Rapids, Michigan1881 ban ben Niagara vízesés, New York egy kefe-dinamót csatlakoztattak egy turbinához Quigley lisztmalmában a városi utcai lámpák megvilágítására.1882-ben Appleton, Wisconsin az első vízerőmű, amely az Edison rendszert használta, a Vulcan Street Plant volt.
1887 a San Bernadino, Kalifornia, High Grove állomás volt az első vízerőmű az Egyesült Államok nyugati részén 1889 nál nél Oregon City, Oregon, a Willamette Falls állomás volt az első AC vízerőmű. Egyfázisú energiát továbbított 13 mérföldre Portlandbe 4000 Volton, 50 voltra lépett az elosztás érdekében.
1891 nál nél Frankfurt tovább Main, Németország, az első háromfázisú hidroelektromos rendszert egy 175 km-es, 25 000 voltos demonstrációs vonalra használták a lauffeni üzemből.
1895 a déli félteke első állami tulajdonú vízerőműve a tasmániai Duck Reach-ben készült el, és Launceston városának áramellátását biztosította az utcai világításhoz.
1898 Decew Falls 1, St. Catherines, Ontario, Kanada elkészült. Az Ontario Power Generation tulajdonában négy egység továbbra is működik. Augusztus 25-én 1898 ez az állomás továbbított teljesítmény 22.500 volt, 66 2/3 Hz, kétfázisú, a távolság 56 km Hamilton, Ontario. A nagyobb feszültség használata lehetővé tette a hatékony átvitelt ezen a távolságon. (Elismert IEEE mérföldkő Villamosmérnöki & Számítástechnika által IEEE Végrehajtó Bizottság 2002-ben)
1901 – ben Trenton Falls, New York, látta az első telepítés magas Fej reakció turbinák tervezett és épített az USA-ban 1905 Sault Ste. Marie, Michigan, az első alacsony fejű üzem közvetlenül összekapcsolt függőleges tengelyű turbinákkal és generátorokkal
1906 a Maryland-i Ilchesterben egy teljesen víz alatti vízerőművet építettek az Ambursen-gáton belül.1911 R. D. Johnson feltalálta a differenciál túlfeszültség tartály és Johnson hidrosztatikus penstock szelep.
1912 nál nél Holtwood, Pennsylvania, volt az első kereskedelmi telepítés a Kingsbury függőleges tolócsapágy ban ben vízerőmű.
1914 S. J. Zowski kifejlesztette a nagy fajlagos sebességű reakció (Francis) turbina futót alacsony fejű alkalmazásokhoz.
1916-ban volt a Forrest Nagler által tervezett rögzített pengés légcsavaros turbina első kereskedelmi telepítése.
1917 a hydracone tervezet cső szabadalmaztatta W. M. White.
1919 Viktor Kaplan bemutatott egy állítható pengés légcsavaros turbina futót a csehszlovákiai Podebradyban.
1922 volt az első alkalom, hogy vízerőművet építettek kifejezetten a csúcsteljesítmény érdekében.
1929 a Rocky River Plant nál nél New Milford, Connecticut, volt az első nagyobb szivattyús tároló vízerőmű.
További információ : a vízenergia történetét részletező ajánlott forrás a két kötet hidroelektromos fejlesztés az Egyesült Államokban 1880-1940, előkészítve a kulturális erőforrás-gazdálkodási munkacsoport számára, Edison Electric Institute, Duncan Hay, New York-i Állami Múzeum, 1991. Ez a könyv részletezi az amerikai hidroelektromos fejlesztést a vízerőmű első használatától 1880 körül egészen 1940-ig, amikor már több mint 1500 hidroelektromos létesítmény volt a vonalon, amely az Egyesült Államok Elektromos energiájának körülbelül egyharmadát termelte. Ez összehasonlítható a mai napokkal, amikor az energia kevesebb mint egytizede hidroelektromos.
a Niagara régió víz-és erőműveinek története
a Snowy Mountains scheme, Új-Dél-Wales, Ausztrália, a világ egyik legösszetettebb integrált víz-és vízerőmű-rendszere, amelynek felépítése 25 évig tartott. A fejlesztéssel kapcsolatos információk a Snowy Hydro weboldalon érhetők el.
Bezárás