Hidroelektrane ili hidroelektri?ne centrale su elektrane koje pomo?u vodnih turbina pretvaraju potencijalnu energiju vode u kineti?ku i mehani?ku , koja se dalje koristi za obrtanje elektri?nog generatora . Turbina se sastoji uglavnom od jednog provodnog dijela koji vodi daje dovoljno veliku brzinu i preko jednog obrtnog kota?a oduzima energiju od vode.

Prema koli?ini vode i visini vodenog pada, koji koriste, razlikuju se:

• hidroelektrane s visokim padovima i relativno malom koli?inom vode,
• hidroelektrane sa srednjim i niskim padovima i
• hidroelektrane s niskim padovima i relativno velikom koli?inom vode.

Za visoke padove (preko 200 metara ) primjenjuju se takozvane Peltonove turbine kod kojih se potencijalna energija vode u provodnom dijelu potpuno pretvara u kineti?ku, i u obliku vodenog mlaza pokre?e lopatice turbine pretvaraju?i kineti?ku energiju u mehani?ku.

Za srednje padove (do 200 metara) koriste se takozvane Francisove turbine , kod kojih provodni dio s lopaticama okru?uje kota?. U provodnom dijelu ovih turbina potencijalna se energija vode samo djelomi?no pretvara u kineti?ku tako da s određenim pretlakom dospijeva u obrtno kolo (kota?) i njemu predaje svoju energiju.

Za niske padove (do pribli?no 40 metara) koriste se takozvane Kaplanove turbine koje rade sli?no kao i Francisove turbine, s tim da je broj lopatica daleko manji.

Ovisno o veli?ini hidroelektrane, odnosno volumnom protoku rijeke , snaga hidroelektrane se izra?unava pomo?u formule :

   P=q ρghk

Gdje je:

P-dobivena snaga struje i elektri?na energija (elektri?na snaga), W ;

q- volumni protok vode, m ³ /s ;

ρ- gusto?a vode (uzima se pribli?na vrijednost 1000 kg/m ³ );

g- ubrzanje sile te?e (gravitacijske sile), 9.81 m/s ² ;

h-visina vodenog stupca, tj. dubina vodenog bazena ;

k- koeficijent djelovanja hidroelektrane koji poprima vrijednosti između 0 i 1;

Koeficijent k ovisi isklju?ivo o vrsti turbina ugrađenih u hidroelektrane. ?to su turbine ve?e i modernije koeficijent, k se pribli?ava vrijednosti 1.

Elektri?na energija predstavlja jedan od naj?i??ih oblika energije. Mogu?nosti dobivanja elektri?ne energije su raznovrsni. Najprihvatljiviji su na?ini dobivanja iz obnovljivih izvora energije , kao ?to su hidroelektrane, vjetroelektrane te solarne elektrane . Od obnovljivih izvora energije hidroelektrane su najra?irenije. Njihov udio među obnovljivim izvorima energije je oko 88 % (podatak za 2005 . godinu). To je posljedica vi?e ?imbenika. Za razliku od vjetra ili sunca , ?iji intenzitet je nepredvidljiv te ovisi o meteorolo?kim prilikama, voda, odnosno njen volumni protok, je puno stabilniji i stalniji tokom godine . To zna?i da je i opskrba elektri?nom energijom pouzdanija. Također, vrlo zanimljiva skupina hidroelektrana su reverzibilne hidroelektrane , koje omogu?avaju dva re?ima rada, te kao takve su vrlo isplative i po?eljne za izgradnju. Procjenjuje se da je 2005. godine 20% ukupne svjetske potro?nje elektri?ne energije bilo opskrbljeno upravo energijom iz hidroelektrana, ?to je pribli?no 816 GW.

Klju?na prednost obnovljivih izvora energije, pa tako i hidroelektrana, je smanjena ili u potpunosti eliminirana emisija stakleni?kih plinova . Glavni razlog tomu je ?to ne koriste fosilna goriva kao pokreta? turbine, odnosno elektri?nog generatora. Time elektri?na energija nastala u hidroelektranama postaje rentabilnija, te neovisna o cijeni i ponudi fosilnih goriva na tr?i?tu . Hidroelektrane također imaju predviđen dulji ?ivotni vijek nego elektrane na fosilna goriva. Ono ?to je bitno, u razmatranju hidroelektrana s ekonomskog aspekta, jest da dana?nje, moderne, hidroelektrane zahtijevaju vrlo malen broj osoblja, zbog velikog stupnja automatiziranosti . Nadalje, cijena investicije u izgradnju hidroelektrane se povrati u razdoblju do desetak godina.

Emisija stakleni?kih plinova je u potpunosti eliminirana, ako se isklju?ivo promatra samo proces proizvodnje elektri?ne energije. Isto se ne mo?e re?i za cijelu hidroelektranu, kao sistem sa?injen od brane , turbine i elektri?nog generatora te hidro akumulacijskog jezera . Međutim, zanimljiva je studija koja je provedene u suradnji Paul Scherrer Institut-a i Sveu?ili?ta u Stuttgartu . Ona je pokazala da su, među svim izvorima energije, hidroelektrane najmanji proizvođa?i stakleni?kih plinova. Slijede redom vjetroelektrane, nuklearne elektrane , energija dobivena foto naponskim ?elijama . Va?no je napomenuti da je ta studija rađena za klimatske prilike u Europi te se mo?e primijeniti i na podru?ja Sjeverne Amerike i Sjeverne Azije .

Hidro-akumulacijska jezera hidroelektrana mogu osim svoje primarne funkcije imati jo? nekoliko pozitivnih aspekata. Svojom veli?inom mogu privla?iti turiste, te se na njihovoj povr?ini mogu odvijati razni vodeni sportovi . Također velike brane mogu igrati zna?ajnu ulogu u navodnjavanju , te u regulaciji toka rijeka.

Klju?ni dio hidroelektrane je njena brana. Uru?avanje brane mo?e dovesti do velikih katastrofa za cijeli ekosistem nizvodno od brane. Sama kvaliteta gradnje, konstrukcije i odr?avanje brane nije dovoljna garancija da je brana osigurana od o?te?ivanja. Brane su vrlo primamljiv cilj tijekom vojnih operacija, teroristi?kih ?inova i tomu sli?nih situacija. Također jedan primjer koji svjedo?i opasnosti ljudskim ?ivotima je hidroelektrana Brana tri kanjona ( eng. Three Gorges Dam) u Kini . Brana tri kanjona je najve?a hidroelektrana na svijetu. Naime, hidroelektrana se nalazi na rijeci Jangce . To je najve?e Kineska rijeka i shodno tomu je i rijeka najbogatija vodom, ?to opravdava izgradnju hidroelektrane na njoj. Međutim, vodeni bazen, tj. hidro akumulacijsko jezero te brane, je toliko veliko da svojom te?inom optere?uje zemljinu koru . Ako se uzme u obzir da je to podru?je geolo?ki nestabilno, tj. da se nalazi na spoju litosfernih plo?a , jasno je da postoji opravdani rizik od potresa . Dok znanstvenici strahuju od potresa i uru?avanja brane, politi?ari tvrde da takav rizik ne postoji.

Rijeka svojim tokom nosi vodeni materijal u obliku pijeska i mulja . To s vremenom dovodi do talo?enja toga materijala u vodenom bazenu, a posljedica toga je smanjivanje dubine vodenog bazena. Zahvaljuju?i tome, vodeni bazen gubi svoju ulogu. Akumulaciju vodene mase tijekom ki?nih razdoblja, a kori?tenja iste tijekom suhih razdoblja godine. To se mo?e izbje?i gradnjom raznoraznih kanala koji imaju ulogu premosnice, te se tako odvodi taj sediment . Rezultat je da svaka hidroelektrana ima svoj ?ivotni vijek, nakon kojeg postaje neekonomi?na.

Također uo?eni, negativni, aspekt prilikom gradnje brana je nu?nost uni?tavanja gospodarskih, kulturolo?kih i prirodnih dobara. Prilikom punjenja hidro akumulacijskog jezera dolazi do nu?nog potapanja svega onoga ?to se na?lo ispod povr?ine samoga jezera. Fauna toga podru?ja je primorana na preseljenje, također kao i ljudi. ?to se flore ti?e, situacija je malo druga?ija, prvenstveno u tropskim podru?jima. U tim podru?jima, gdje je temperatura vi?a, prilikom truljenja, raspadanja, biljnih ostataka zarobljenih pod vodom, u anaerobnim uvjetima, dolazi do stvaranja stakleni?kih plinova. U prvom redu nastaju uglji?ni dioksid ,(CO ₂ ) i metan . Stvaranje uglji?nog dioksida zapravo nije zabrinjavaju?e. On je ionako ve? kru?io u atmosferi te ga je bilje tokom svoga rasta, u procesu fotosinteze ugradilo u svoje tkivo . To nije novooslobođeni CO ₂ , kao ?to nastaje prilikom izgaranja fosilnih goriva. Zanimljivo je kazati da je emisija CO ₂ , oslobođena u hidro akumulacijskim jezerima, ve?a nego u elektranama u kojima izgara fosilno gorivo, ukoliko prije punjenja bazena vodom ?uma nije bila poru?ena i o?i??ena. Puno ve?i problem je stvaranje metana, koji odlaze?i u atmosferu pridonosi efektu staklenika .

Kada se promatra koli?ina hidro-energije, tj. elektri?ne energije proizvedene u hidroelektranama, tijekom nekog perioda, valja razlikovati dva pojma. Nominalnu snagu koju ta hidroelektrana mo?e ostvariti kada bi cijeli promatrani period radila punim kapacitetom, te stvarnu proizvedenu snagu u promatranom periodu. Omjer godi?nje, stvarno proizvedene, snage te instalirane snage je faktor kapacitivnosti. Instalirana snaga je zbroj svih generatora neke dr?ave kada bi radili pri nominalnoj snazi tijekom cijele godine.

U tablici se nalaze podaci o godi?njoj proizvodnji elektri?ne energije koju je objavio BP Statistical Review ?Full Report 2009

Dr?ava	Godi?nja proizvodnja hidro-elektri?ne energije ( TWh )	Instalirana snaga (GW)	Faktor kapacitivnosti	Postotak od ukupne proizvodnje el. energ.
Kina	585.2	171.52	0.37	17.18
Kanada	369.5	88.974	0.59	61.12
Brazil	363.8	69.080	0.56	85.56
SAD	250.6	79.511	0.42	5.74
Rusija	167.0	45.000	0.42	17.64
Norve?ka	140.5	27.528	0.49	98.25
Indija	115.6	33.600	0.43	15.80
Venecuela	86.8	-	-	67.17
Japan	69.2	27.229	0.37	7.21
?vedska	65.5	16.209	0.46	44.34
Paragvaj (2006.)	64.0	-	-	-
Francuska	64.4	25.335	0.25	11.23

Jedine zemlje koje ve?inu elektri?ne energije osiguravaju pomo?u hidroelektrana su Brazil, Paragvaj, Kanada, Norve?ka, ?vicarska i Venecuela. Međutim, Paragvaj ne samo da proizvodi dovoljno elektri?ne energije, putem hidroelektrana, za doma?e potrebe, ve? on i izvozi svoju elektri?nu energiju Brazilu i Argentini .

• Male hidroelektrane
• Velike hidroelektrane
• Reverzibilne hidroelektrane
• Hidroenergija
• Francis turbina

• Hidroelektrane u Hrvatskoj Arhivirano 2016-06-25 na Wayback Machine-u