puterea mecanică a apei care se încadrează este un instrument vechi de vârstă. A fost folosit de greci pentru a transforma roțile de apă pentru măcinarea grâului în făină, acum mai bine de 2.000 de ani . Cu toate acestea, disponibilitatea muncii ieftine a sclavilor și animalelor a limitat aplicarea sa pe scară largă până în secolul al 12-lea. În Evul Mediu, au fost dezvoltate roți mari de apă din lemn cu o putere maximă de aproximativ 50 CP. Puterea modernă pe scară largă a apei își datorează dezvoltarea inginerului civil britanic John Smeaton, care a construit pentru prima dată roți mari de apă din fontă.
apa-putere a jucat un rol important în Revoluția Industrială. Acesta a dat un impuls pentru creșterea industriei textile, piele, și mașini-magazin în secolul al 19-lea. Deși motorul cu aburi fusese deja dezvoltat, cărbunele era rar și lemnul nesatisfăcător ca combustibil. Apa-putere a ajutat la dezvoltarea orașelor industriale timpurii din Europa și Statele Unite până la deschiderea canalelor furnizate de cărbune ieftin de la mijlocul secolului al 19-lea.
Barajele și canalele au fost necesare pentru instalarea roților de apă succesive atunci când căderea a fost mai mare de 5 M (16 ft). Cu toate acestea, construcția mare a barajului de depozitare nu a fost fezabilă, iar fluxurile scăzute de apă în timpul verii și toamnei, împreună cu înghețarea în timpul iernii, au dus la înlocuirea aproape a tuturor roților de apă cu abur atunci când cărbunele au devenit ușor disponibile.
cea mai veche centrală hidroelectrică a fost construită în 1880 în Cragside, Northumberland, Anglia. Renașterea puterii apei a venit odată cu dezvoltarea generatorului electric, îmbunătățirea în continuare a turbinei hidraulice și cererea tot mai mare de energie electrică până la începutul secolului 20. Până în 1920, centralele hidroelectrice reprezentau deja 40% din energia electrică produsă în Statele Unite.
principiul de bază al funcționării majorității instalațiilor majore a rămas același de atunci. Plantele depind de un rezervor mare de stocare a apei în amonte de un baraj unde debitul de apă poate fi controlat și un nivel aproape constant al apei poate fi asigurat. Apa curge prin conducte, numite penstocks, Centrala Electrică de stocare pompată cu apă de mare Okinawa, care sunt controlate de supape sau porți de turbină pentru a regla debitul în conformitate cu cererea de energie. Apa intră apoi în turbine și le lasă prin așa-numita tailrace. Generatoarele de energie sunt montate direct deasupra turbinelor pe arbori verticali. Proiectarea turbinelor depinde de capul de apă disponibil, cu așa-numitele turbine Francis utilizate pentru capete înalte și turbine cu elice utilizate pentru capete joase.
spre deosebire de instalațiile de tip depozitare, care depind de confiscarea unor cantități mari de apă, există câteva exemple în care atât scăderea apei, cât și debitul constant sunt suficient de mari pentru a permite așa-numitele instalații run-of-the-river; una dintre acestea este proiectul comun American-Canadian Niagara Falls Power.
în anii 1700, americanii au recunoscut avantajele hidroenergiei mecanice și au folosit-o pe scară largă pentru frezare și pompare. La începutul anilor 1900, energia hidroelectrică a reprezentat mai mult de 40% din aprovizionarea cu energie electrică a Statelor Unite. În anii 1940 hidroenergia a furnizat aproximativ 75% din toată energia electrică consumată în Vestul și nord-vestul Pacificului și aproximativ o treime din energia electrică totală a Statelor Unite. Odată cu creșterea dezvoltării altor forme de generare a energiei electrice, procentul hidroenergetic a scăzut încet și astăzi oferă aproximativ o zecime din electricitatea Statelor Unite.
primele centrale hidroelectrice au fost stații de curent continuu construite pentru a alimenta arc și iluminat incandescent în perioada cuprinsă între 1880 și 1895. Anii 1895 până în 1915 au văzut schimbări rapide în proiectarea hidroelectrică și o mare varietate de stiluri de plante construite. Proiectarea centralelor hidroelectrice a devenit destul de bine standardizată după Primul Război Mondial, cea mai mare parte a dezvoltării în anii 1920 și 1930 fiind legată de centralele termice și de transport și distribuție.
următoarele enumeră câteva evenimente importante din istoria hidroelectrică:
1826 inginerul francez, Benoit Fourneyron, a dezvoltat o turbină de apă cu debit exterior de înaltă eficiență (80%) în care apa a fost direcționată tangențial prin alergătorul turbinei, determinând-o să se rotească. Un alt inginer francez, Jean V. Poncelet, a proiectat o turbină cu flux interior în 1826 care folosea aceleași principii. Nu a fost construit până în 1838 când S. B. Howd a obținut un brevet SUA pentru un design similar.1848 James B. Francis a îmbunătățit aceste modele pentru a crea o turbină cu o eficiență de 90%.
1870 cel mai vechi proiect hidroelectric din lume de la Cragside, Rothbury, Anglia a furnizat lumină electrică.1880 prima utilizare industrială a hidroenergiei pentru a genera electricitate a avut loc în Grand Rapids Michigan când 16 lămpi cu arc cu perie au fost alimentate folosind o turbină de apă la fabrica de scaune Wolverine din Grand Rapids, Michigan1881 în Niagara Falls, New York un dinam de perie a fost conectat la o turbină din moara de făină a lui Quigley pentru a aprinde lămpile stradale ale orașului.1882 în Appleton, Wisconsin prima stație hidroelectrică care a folosit sistemul Edison a fost Uzina Vulcan Street.
1887 stația San Bernadino, California, High Grove a fost prima centrală hidroelectrică din vestul SUA 1889 la Oregon City, Oregon, stația Willamette Falls a fost prima centrală hidroelectrică AC. A transmis puterea monofazată 13 mile către Portland la 4.000 de volți, a coborât la 50 de volți pentru distribuție.
1891 la Frankfort pe Main, Germania, primul sistem hidroelectric trifazat a fost utilizat pentru o linie demonstrativă de 175 km și 25.000 volți de la uzina de la Lauffen.
1895 prima centrală hidroelectrică publică din emisfera sudică a fost finalizată la Duck Reach, Tasmania și a furnizat energie orașului Launceston pentru iluminatul stradal.
1898 Decew Falls 1, st. Catherines, Ontario, Canada a fost finalizată. Deținută de Ontario Power Generation, patru unități sunt încă operaționale. La 25 August 1898, această stație a transmis puterea la 22.500 volți, 66 2/3 Hz, în două faze, la o distanță de 56 km până la Hamilton, Ontario. Utilizarea transmisiei eficiente de tensiune mai mare permisă pe această distanță. (Recunoscut ca o piatră de hotar IEEE în Inginerie Electrică & calcul de către Comitetul Executiv IEEE în 2002)
1901 la Trenton Falls, New York, a văzut prima instalare de turbine de reacție cu cap înalt proiectate și construite în SUA 1905 la Sault Ste. Marie, Michigan, prima centrală cu cap scăzut cu turbine și generatoare cu arbore vertical conectate direct a fost construită
1906 la Ilchester, Maryland, a fost construită o centrală hidroelectrică complet scufundată în interiorul barajului Ambursen.1911 R. D. Johnson a inventat rezervorul de expansiune diferențial și supapa de penstock hidrostatică Johnson.
1912 la Holtwood, Pennsylvania, a existat prima instalație comercială a unui rulment axial vertical Kingsbury în centrala hidroelectrică.
1914 S. J. Zowski a dezvoltat alergătorul de turbină cu viteză specifică ridicată (Francis) pentru aplicații cu cap scăzut.
1916, a existat prima instalație comercială a turbinei cu elice cu lamă fixă proiectată de Forrest Nagler.
1917 tubul draft hydracone a fost brevetat de W. M. White.
1919 Viktor Kaplan a demonstrat un alergător de turbină cu elice reglabil la Podebrady, Cehoslovacia.
1922 a fost prima dată când o centrală hidroelectrică a fost construită special pentru a atinge puterea maximă.
1929 Rocky River Plant la New Milford, Connecticut, a fost prima centrală hidroelectrică de stocare pompată majoră.
pentru mai multe informații : o resursă recomandată care detaliază istoria hidroelectricității este setul de două volume de dezvoltare hidroelectrică din Statele Unite 1880-1940, pregătit pentru Task Force on cultural Resource Management, Edison Electric Institute, Duncan Hay, New York State Museum, 1991. Această carte detaliază dezvoltarea hidroelectrică Americană de la prima utilizare a energiei hidroelectrice în jurul anului 1880 până în 1940, moment în care existau peste 1500 de instalații hidroelectrice care produceau aproximativ o treime din energia electrică a Statelor Unite. Acest lucru se compară cu astăzi când mai puțin de o zecime din energie este hidroelectrică.
istoria hidrocentralelor și a centralelor electrice din regiunea Niagara
schema munților înzăpeziți, New South Wales, Australia, este una dintre cele mai complexe scheme integrate de apă și hidroelectrice din lume, care a durat 25 de ani pentru a fi construită. Informații despre dezvoltare sunt disponibile pe site-ul Snowy Hydro.
inchide