המים על פני כדור הארץ נעים בתנועה מחזורית קבועה:

• התאדות – כתוצאה מחום השמש, מים מתאדים מפני הימים, אוקינוסים, אגמים ונהרות
• עננים – מים מתעבים והופכים לטיפות
• משקעים (גשם, שלג, ברד) – מים חוזרים לקרקע
• זרימה – מים זורמים מן היבשה אל הים

גובה המים מעל פני הים הוא פוטנציאל האנרגיה אותו אנו מנצלים להפקת חשמל.

.

אנרגיה הידרואלקטרית – אנרגיית מים

בתקופות קדומות עשו בני האדם שימוש בתנועה של מים להנעת גלגלי עץ לטחינת קמח.

כיום אנו יודעים להפיק אנרגיה מתנועה של מים במספר דרכים, כאשר הדרך הנפוצה ביותר והמשמשת כיום במרבית תחנות הכוח ההידרואלקטריות ברחבי העולם הינה ניצול זרימה של מים בנהרות. טכנולוגיות חדשות עושות שימוש בתנועת הגלים ואף בזרמים תת ימיים של הגאות והשפל.

.

אנרגיה הידרואלקטרית מזרימת נהרות

מרבית תחנות הכוח ההידרואלקטריות בעולם מנצלות את זרימת המים בנהרות, כלומר, ממירות אנרגיית גובה לאנרגיה חשמלית. אנרגיית הגובה (אנרגיה פוטנציאלית כובדית) של המים מומרים לאנרגית תנועה (אנרגיה קינטית) על ידי הפרשי המפלסים וכוח המשיכה של כדור הארץ. תנועת הזרימה מסובבת את הטורבינה שנמצאת בתחנת הכוח. תנועת הטורבינה מסובבת גנרטור (מחולל) המייצר אנרגיה חשמלית. כמות האנרגיה שמייצרת תחנת הכוח תלויה בכמות המים וההפרש בין המפלסים.

.

אנרגיה הידרואלקטרית מגלים

גלי ים נוצרים כאשר הפרשי לחצים וטמפרטורות גורמים לנשיבת רוח המעבירה אנרגיה לגלי הים. פוטנציאל האנרגיה הנובע מדחיסות הגבוהה בגלים נחקר בתשומת לב הולכת וגוברת בשנים האחרונות ומחקרים טוענים כי ניתן לספק עד 70% מצריכת החשמל העולמית בעזרת אנרגיה זו.

ישנם כיום מספר אבות טיפוס למתקנים לייצור אנרגיה מגלים הפעילים באופן מסחרי בקנה מידה קטן וחברות רבות משקיעות כעט מאמצים להגיע לפריצות דרך נוספות בתחום. הבעיות בהם מתמקדים המחקרים נובעות מהעובדה שקצב גלי הים משתנה באופן תמידי, ישנו חוסר יעילות בהמרת האנרגיה הקינטית של הגלים לחשמל והמתקנים צריכים לשרוד את תנאי הים הקשים במשך שנים רבות.

.

אנרגיה הידרואלקטרית מגאות ושפל

אנרגיה זו מתוכננת לנצל את זרמי הגאות והשפל להנעת טורבינות ולהפקת אנרגיה אולם ישנן עדיין מספר בעיות העומדות כיום בפני החוקרים. רוב האתרים המתאימים לניצול זרמים אלו מרוחקים מהמשתמשים הפוטנציאליים של החשמל המיוצר, עובדה המעמיסה עלויות גבוהות מאד בהקמת תחנת כוח מסוג זה ובהעברת החשמל המיוצר לצרכנים.

חברת "בלו אנרג'י קנדה" מוונקובר מתכננת פרויקט במצר סן ברנדינו, מול חופי הפיליפינים, שעלותו נאמדת בכ-2.8 מיליארד דולר והוא ולהשלמתו ידרשו 6 שנים. תחנת הכוח שתוקם תהיה הגדולה מסוגה בעולם ותייצר חשמל בהספק של 2.2 גיגהוואט.

פיתוח נוסף שנראה באופק הוא דור חדש של טורבינות קטנות בהספק של 3– 5 מגהוואט שמותאמות לעבודה מתחת לפני הים. טורבינות אלו ניתנות להקמה סמוך יותר למשתמשים.

.

אנרגיה הידרואלקטרית בישראל

בארץ יש מעט מאד מקורות מים וכמות המים הזורמת בנחלים אינה משתווה לזרימה בנהרות גדולים במדינות אחרות בעולם. בכל זאת הוקמו לאורך השנים מספר תחנות הידרואלקטריות קטנות לאורך מקורות הירדן, כאשר הראשונה, שאינה פעילה כיום, הוקמה בנהריים ב-1921 ביוזמתו של פנחס רוטברג.

במצד עתרת המצוי כ-500 מטרים דרומית לגשר בנות יעקב, הוקמה תחנה הידרו-אלקטרית לייצור חשמל מניצול הפרשי גובה לאורך קטע מן הירדן ההררי. התחנה פועלת מדצמבר 1991, והיא מצטרפת לכמה תחנות הידרו-אלקטריות קטנות ממנה, הפועלות זה שנים מספר לאורך מקורות הירדן ומפיקות חשמל נקי, בלי זיהומי מים, קרקע ואוויר. התחנה מפיקה הספק של כ- 14,000,000 קילוואט שעה לשנה ומופעלת על ידי עובד אחד במשרה חלקית.

החיפוש אחר מקורות אנרגיה נוספים הוליד את פרויקט "תעלת הימים ". הפרויקט מדבר על הזרמת כמויות גדולות של מים מהים התיכון ו/או מים סוף לים המלח תוך ניצול הפרשי הגבהים שבין הימים (כ-400 מטר) ליצירת חשמל בכמויות גדולות. הרעיון לפרויקט עלה עוד בימי הרצל בשנת 1896 והדיונים לגביו מתחדשים מדי כמה שנים עד היום.