Hidroenergija (hidro = voda) je elektricitet koji se generiše koristeći energiju kretanje vode.
Ovaj izvor energije smatra se obnovljivim zbog ciklusa vode u prirodi. Energija sunca isparava vodu iz okeana i reka i podiže je u vidu vodene pare. Kada vodena para dosegne hladniji vazduh u atmosferi, kondenzuje se i stvara oblake. Vlaga na kraju pada na Zemlju kao kiša ili sneg, obnavljajući tako vodu u okeanima i rekama. Gravitacija pokreće vodu sa visokog terena prema niskom. Snaga tekuće vode može biti vrlo velika. Hidroenergetski potencijal vodotokova predstavljao je vekovima važan izvor obnovljive energije, a tragovi korišćenja vodotokova mogu se pratiti još od drevnog Egipta, Persije i Kine.
U kasnom 19. veku, hidroenergija je postala jedan od baznih izvora za proizvodnju električne energije. Prva hidroelektrana je napravljena na Nijagarinim vodopadima 1879. godine. 1881. godine, ulične svetiljke grada Niagara Falls napajane su hidroenergijom. 1882. godine u gradu Appleton u SAD počela je sa radom prva svetska hidroelektrana.
Postoji nekoliko metoda za proizvodnju elektriciteta iz hidroenergije:
Konvencionalni (brane) – Najveći deo hidro električne energije dolazi potencijalne energije vode zaustavljene branom, koja pokreće turbinu i generator. Energija izvučena iz vode zavisi od količine vode i visinske razlike između izvora i istoka vode. Količina potencijalne energije u vodi proporcionalna je ovoj visinskoj razlici. Brana ima dvostruku ulogu u hidroelektrani. Prva je da poveća ovu visinsku razliku, a druga je da kontroliše protok vode. Brana ispušta vodu kada je to potrebno za proizvodnju električne energije. Specijalna vrata koja se nazivaju prelivna vrata ispuštaju višak vode iz rezervoara za vreme jakih kiša.
Pumpne hidroelektrane – Ovaj metod proizvodi električnu energiju za potrebe najveće dnevne potražnje tako što premešta vodu između rezervoara na različitim visinama. U vreme niske potražnje za električnom energijom, višak proizvodnih kapaciteta se koristi za pumpanje vode iz nižeg u viši rezervoar. Kada je potražnja veća, voda se ispušta u niži rezervoar kroz turbine. Pumpne hidroelektrane predstavljaju komercijalno važno sredstvo masovnog skladištenja energije i poboljšanja dnevnog kapaciteta proizvodnog sistema.
Protočne hidroelektrane – su one koje imaju male kapacitete rezervoara ili uopšte nemaju rezervoar, tako da voda koja dotiče mora biti iskorišćena za proizvodnju u tom momentu, ili mora biti puštena kroz branu. Ovo je idealan metod za potoke ili reke sa minimalnim smanjenjem protoka u suvom periodu ili za one koji su regulisani mnogo većom branom i rezervoarom uzvodno.
Plima – Plimne elektrane koriste energiju plime. Niska brana, zvana baraža, je izgrađena preko ulaza. Baraža ima jednosmerna vrata koja dozvoljavaju nadolazećoj plimi da prođe kroz ulaz. Kada se plima povlači, voda ističe kroz ulaz kroz velike turbine napravljene u baraži, proizvodeći električnu energiju. Plima nadolazi i povlači se u neprekidnim ciklusima. Voda u okeanima je u konstantnom kretanju. Mi možemo iskoristiti nešto od ove energije, ali većina ostaje van našeg dohvata. Problem nije toliko u iskorišćenju ove energije koliko je u njenom prenosu. Proizvodnja električne energije u sred okeana nema smisla – nema je ko koristiti. Možemo koristiti samo energiju blizu obale, gde je potrebna ljudima. Energija plime je izvor energije okeana koji najviše obećava danas a i u bliskoj budućnosti.
Energija talasa – Postoji takođe i enormna količina energije u talasima. Talasi su uzrokovani vetrovima koji duvaju iznad površine okeana. U mnogim krajevima sveta, vetar duva dovoljno kontinuirano i dovoljnom snagom da proizvodi kontinuirane talase. Postoji nekoliko načina da se iskoristi energija talasa. Kretanje talasa može se koristiti za produvavanje vazduha kroz cev. Vazduh okreće turbinu koja se nalazi u cevi, proizvodeći tako elektricitet. Drugi način je u skretanju talasa u uske kanale, povećavajući njihovu snagu i veličinu. Talasi se onda mogu kanalisati u bazene, kao kod plimnih elektrana, ili direkto koristiti za pokretanje turbina. Ne postoji nijedna velika komercijalna elektrana koja koristi energiju talasa, ali postoji nekoliko malih. Postoje uređaji koji koriste energiju talasa za napajanje sijalica i zviždaljki na bovama.
Prednosti hidroelektrana:
- Ne spaljuje se nikakvo gorivo tako da je zagađenje minimalno
- Voda za pokretanje hidroelektrana priroda obezbeđuje besplatno
- Hidroelektrane igraju veliku ulogu u smanjenju emisije stakleničkih gasova
- Relativno nizak operativni trošak i trošak održavanja
- Tehnologija je pouzdana i dokazana Obnovljiv izvor energije
- padavine obnavljaju vodu u rezervoaru, tako da je „gorivo“ gotovo uvek tu
Hidroelektrane nisu savršene i imaju neke nedostatke:
- Visok investicioni trošak
- Zavisne su od padavina
- U nekim slučajevima, uzrokuju plavljenje zemljišta i staništa divljih životinja
- U nekim slučajevima se gubi ili menja stanište riba
- Ribe se zarobljavaju ili im se ograničava prolaz
- U nekim slučajevima se menja kvalitet vode u toku i u rezervoaru
- U nekim slučajevima se iseljava lokalno stanovništvo
Prema poslednjoj statistici EPS-a hidroelektrane su u 2013. godini proizvele 10.729 GWh električne energije , što je za 862 GWh više od bilansom predviđenog ostvarenja i više za 920 GWh od ostvarenja u uporednoj sezoni . HE su u 2013. godini učestvovale u ukupnoj proizvodnji EPS – a sa 28,7%, a realizovani obim proizvodnje je za 260 GWh veći od 24 – godišnjeg proseka . Protočne hidroelektrane su u ukupnoj proizvodnji učestvovale sa 25,3 % , jer su proizvele 9.487,7 GWh , što je više od 24 – godišnjeg proseka za skoro 500 GWh.
Hidroenergetski potencijal u Srbiji je analiziran u Vodoprivrednoj osnovi Republike Srbije iz 1996. godine koju je izradio institut „Jaroslav Černi“. Bruto potencijal od voda koje otiču vodotokovima u Srbiji iznosi 27,2 TWh/god.
Od ovoga, tehnički iskoristiv potencijal iznosi 19,8 TWh/god. Do sada je već iskorišćeno 10,3 TWh/god ovog potencijala. Od neiskorišćenih 9,5 TWh/god je deo i ekonomski isplativ.
Postoje planovi za iskorišćenje ostatka hidro potencijala. Postoji određeno više od 50 lokacija sa određenim potencijalom preko 10 MW i više od 850 lokacija na kojima je moguće ukupno instalirati oko 450 MW (malih elektrana u rasponu od 100 kW do 10 MW). Među većim potencijalnim hidroelektranama se pominje HE Novi Sad koja bi na Dunavu iskoristila oko 1,1 TWh/god. Hidroelektrane na gornjem toku Drine i Limu predstavljaju značajan potencijal, ali postoji više varijanti i svaka se može realizovati isključivo saradnjom Srbije, Crne Gore i Republike Srpske. Stoga je ovaj deo najproblematičniji za planiranje i nejasan povodom izbora konačnog rešenja. Drina u srednjem toku ima još 1,5 TWh/god, a u donjem toku još 1,4 TWh/god neiskorišćene energije. Na Velikoj Moravi se može sa 6 ili 7 kaskada iskoristiti do 830 GWh/god. Svi ostali slivovi su skromnijih mogućnosti.
Međutim, nisu sva akumulaciona jezera predviđena za hidroelektrane. Neka od njih su namenjena snabdevanju regionalnh vodovoda. Takve su akumulacije Veliki Rzav, Lepenac, Rasina, Studenica itd.
Reverzibilne hidroelektrane su nešto drugačija vrsta energetskog objekta. One se mogu posmatrati kao veliki akumulatori, spremnici energije, koji služe da karakterističnu dnevnu veću potrošnju struje nadoknade na račun noćne manje potrošnje čuvajući noćnu energiju za dnevnu potrošnju. Postojao je projekat iz 1973. godine da se blizu Golupca napravi reverzibilna hidroelektrana, ali je ceo projekat ostao zaboravljen sve do 25. januara 2009. kada je objavljena vest da se vode razgovori o izgradnji Đerdapa 3. Projektovana snaga bi trebala biti 2400 MW i planirana investicija je oko 3 milijarde evra.
U tabeli ispod se su raspoređene sve hidroelektrane u Srbiji po vodotoku na kome se nalaze i njihovom tipu.