mechaniczna moc spadającej wody jest wiekowym narzędziem. Był używany przez Greków do obracania kół wodnych do mielenia pszenicy na mąkę, ponad 2000 lat temu . Dostępność taniej niewolniczej i zwierzęcej siły roboczej ograniczyła jednak jej powszechne zastosowanie do około XII wieku. W średniowieczu opracowano duże drewniane koła wodne o maksymalnej mocy około 50 km. Nowoczesna wielkogabarytowa energia wodna zawdzięcza swój rozwój brytyjskiemu inżynierowi Johnowi Smeatonowi, który jako pierwszy zbudował duże koła wodne z żeliwa.
energia wodna odegrała ważną rolę w rewolucji przemysłowej. Dało to impuls do rozwoju przemysłu włókienniczego, skórzanego i maszynowego na początku XIX wieku. Chociaż parowóz był już rozwinięty, węgiel był rzadki, a drewno niezadowalające jako paliwo. Energia wodna pomagała w rozwoju wczesnych miast przemysłowych w Europie i Stanach Zjednoczonych, aż do otwarcia kanałów dostarczających tani węgiel do połowy XIX wieku.
zapory i kanały były niezbędne do instalacji kolejnych kół wodnych, gdy spadek był większy niż 5 m (16 stóp). Budowa dużych zapór magazynowych nie była jednak możliwa, a niski przepływ wody latem i jesienią, w połączeniu z oblodzeniem w zimie, doprowadził do zastąpienia prawie wszystkich kół wodnych parą wodną, gdy węgiel stał się łatwo dostępny.
Najwcześniejsza elektrownia wodna została zbudowana w 1880 roku w Cragside, Northumberland, Anglia. Odrodzenie energetyki wodnej nastąpiło wraz z rozwojem generatora elektrycznego, dalszą poprawą turbiny hydraulicznej i rosnącym zapotrzebowaniem na energię elektryczną pod koniec XX wieku. Do 1920 roku elektrownie wodne stanowiły już 40 procent energii elektrycznej wytwarzanej w Stanach Zjednoczonych.
od tego czasu podstawowa zasada działania większości większych instalacji pozostała niezmieniona. Rośliny zależą od dużego zbiornika magazynującego wodę przed zaporą, w którym można kontrolować przepływ wody i zapewnić prawie stały poziom wody. Woda przepływa przez przewody, zwane przepustami, elektrownię szczytowo-pompową wody morskiej Okinawy, które są kontrolowane przez zawory lub bramy turbin, aby dostosować natężenie przepływu zgodnie z zapotrzebowaniem na moc. Woda następnie dostaje się do turbin i opuszcza je przez tzw. tailrace. Generatory mocy są montowane bezpośrednio nad turbinami na pionowych wałach. Konstrukcja turbin zależy od dostępnej głowicy wody, z tzw. turbinami Francisa używanymi do wysokich głowic i turbinami śmigłowymi używanymi do niskich głowic.
w przeciwieństwie do instalacji typu magazynowego, które zależą od konfiskaty dużych ilości wody, istnieje kilka przykładów, w których zarówno kropla wody, jak i stały przepływ są wystarczająco wysokie, aby umożliwić tak zwane instalacje przepływowe; jednym z takich jest wspólny amerykańsko-kanadyjski projekt Niagara Falls power.
w 1700 roku Amerykanie uznali zalety mechanicznej energii wodnej i szeroko wykorzystali ją do frezowania i pompowania. Na początku XX wieku energia wodna stanowiła ponad 40 procent dostaw energii elektrycznej w Stanach Zjednoczonych. W latach czterdziestych XX wieku energia wodna dostarczała około 75 procent całej energii elektrycznej zużywanej na Zachodzie i północnym zachodzie Pacyfiku oraz około jednej trzeciej całkowitej energii elektrycznej Stanów Zjednoczonych. Wraz ze wzrostem rozwoju innych form wytwarzania energii elektrycznej, procent energii wodnej powoli spadał i obecnie dostarcza około jednej dziesiątej energii elektrycznej w Stanach Zjednoczonych.
wczesne elektrownie wodne były stacjami prądu stałego zbudowanymi do zasilania łuku i oświetlenia żarowego w okresie od około 1880 do 1895 roku. W latach 1895-1915 nastąpiły gwałtowne zmiany w projektowaniu hydroelektrowni i budowaniu szerokiej gamy stylów roślin. Projekt elektrowni wodnych stał się dość dobrze znormalizowany po I Wojnie Światowej, a większość rozwoju w latach 20.i 30. była związana z elektrowniami cieplnymi oraz przesyłem i dystrybucją.
:
1826 francuski inżynier, Benoit Fourneyron, opracował wysokowydajną (80%) turbinę wodną o przepływie zewnętrznym, w której woda była kierowana stycznie przez prowadnicę turbiny, powodując jej wirowanie. Inny francuski inżynier, Jean V. Poncelet, zaprojektował w 1826 roku turbinę o przepływie wewnętrznym, która wykorzystywała te same zasady. Został zbudowany dopiero w 1838 roku, kiedy S. B. Howd uzyskał amerykański patent na podobny projekt.1848 James B. Francis udoskonalił te projekty, aby stworzyć turbinę o sprawności 90%.
1870 pierwszy na świecie projekt elektrowni wodnej w Cragside w Rothbury w Anglii dostarczył światło elektryczne.1880 pierwsze przemysłowe wykorzystanie energii wodnej do generowania energii elektrycznej miało miejsce w Grand Rapids Michigan, gdy 16 lamp łukowych było zasilanych za pomocą turbiny wodnej w fabryce krzeseł Wolverine w Grand Rapids, Michigan1881 w Niagara Falls, Nowy Jork dynamo szczotkowe zostało podłączone do turbiny w młynie mącznym Quigley, aby oświetlić miejskie lampy uliczne.1882 w Appleton w stanie Wisconsin pierwszą elektrownią wodną wykorzystującą System Edisona była Elektrownia Vulcan Street.
1887 San Bernadino, Kalifornia, Stacja High Grove była pierwszą elektrownią wodną na Zachodzie USA 1889 w Oregon City, Oregon, Stacja Willamette Falls była pierwszą elektrownią wodną AC. Przesyłał jednofazową moc 13 mil do Portland przy napięciu 4000 woltów, zmniejszał się do 50 woltów w celu dystrybucji.
1891 we Frankfurcie nad Menem, Niemcy, zastosowano pierwszy trójfazowy system hydroelektryczny dla linii demonstracyjnej o mocy 175 km i napięciu 25 000 woltów z fabryki w Lauffen.
1895 pierwsza publiczna elektrownia wodna na półkuli południowej została ukończona w Duck Reach na Tasmanii i dostarczyła energię do miasta Launceston do oświetlenia ulicznego.
1898 ukończono budowę Decew Falls 1, St.Catherines, Ontario, Kanada. Należące do Ontario Power Generation, cztery jednostki nadal działają. W dniu 25 sierpnia 1898 roku stacja ta transmitowała zasilanie 22 500 V, 66 2/3 Hz, dwufazowe, w odległości 56 km Do Hamilton, Ontario. Zastosowanie wyższego napięcia pozwoliło na efektywną transmisję na tej odległości. (Uznany za kamień milowy IEEE w elektrotechnice & Computing przez Komitet Wykonawczy IEEE w 2002 r.)
w 1901 r. w Trenton Falls w Nowym Jorku odbyła się pierwsza instalacja turbin reakcyjnych o wysokiej głowicy zaprojektowanych i zbudowanych w USA w 1905 r. w Sault Ste. Marie, Michigan, pierwszy zakład o niskiej głowicy z bezpośrednio podłączonymi turbinami pionowymi i generatorami został zbudowany
1906 w Ilchester, Maryland, w pełni zanurzona elektrownia wodna została zbudowana wewnątrz zapory Ambursen.1911 Rd Johnson wynalazł różnicowy zbiornik wyrównawczy i hydrostatyczny zawór elektrostatyczny Johnsona.
1912 w Holtwood w Pensylwanii odbyła się pierwsza komercyjna instalacja pionowego łożyska wzdłużnego Kingsbury w elektrowni wodnej.
1914 S. J. Zowski opracował prowadnicę turbiny o wysokiej prędkości właściwej (Francis) do zastosowań z niską głowicą.
w 1916 r.miała miejsce pierwsza komercyjna instalacja turbiny śrubowej o stałym łopatce zaprojektowanej przez Forresta Naglera.
1917 rura zanurzeniowa hydracone została opatentowana przez W. M. White ’ a.
1919 Viktor Kaplan zademonstrował w Podebradach w Czechosłowacji turbinę o regulowanym łopatkowym śmigle.
w 1922 r.po raz pierwszy zbudowano elektrownię wodną specjalnie do zasilania szczytowego.
1929 Rocky River Plant w New Milford w stanie Connecticut była pierwszą dużą elektrownią szczytowo-pompową.
aby uzyskać więcej informacji : zalecanym zasobem szczegółowo opisującym historię hydroelektryczności jest dwutomowy zestaw rozwoju hydroelektrycznego w Stanach Zjednoczonych 1880-1940, przygotowany dla Task Force on Cultural Resource Management, Edison Electric Institute, Duncan Hay, New York State Museum, 1991. Ta książka opisuje Amerykański rozwój hydroelektryczny od pierwszego użycia energii wodnej około 1880 do 1940 roku, w którym to czasie istniało ponad 1500 elektrowni wodnych na linii produkujących około jedną trzecią energii elektrycznej Stanów Zjednoczonych. Porównuje się to z dzisiejszymi, kiedy mniej niż jedna dziesiąta energii to energia wodna.
Historia Elektrowni Wodnych i wodnych w regionie Niagara
Snowy Mountains scheme, Nowa Południowa Walia, Australia, jest jednym z najbardziej złożonych zintegrowanych systemów wodnych i hydroelektrycznych na świecie, którego budowa trwała 25 lat. Informacje o budowie dostępne są na stronie internetowej Snowy Hydro.
Zamknij