Хидроенергетика

Хидроенергетиката е сектор в енергетиката, в който се използва и преобразува енергията на движеща се вода. Всяко водно течение се характеризира с кинетична енергия на водната маса. Потенциалът за производство на енергия на речните и морските течения е толкова по-голям, колкото е по-голямо количеството на водата. Хидроенергия може да се произвежда от воден поток при завъртането на водно колело, водна турбина или приспособление, което да е в състояние да трансформира движението на водната маса във въртеливо движение за задвижване на генератор за произвеждане на електрически ток. Водата е възобновим природен ресурс, поради периодичността на водния цикъл.
Най-старият и същевременно най-прост механичен двигател, при който се използва енергията на течащата вода, е водното колело. Използването на водната енергия датира още от Древна Гърция и Рим, където големи дървени водни колела са били използвани за повдигане на вода при напояване и за въртене на камъни на примитивни мелници. В началото на XIX в. (1827) е въведена водната турбина /ВТ/, при която водата преминава през поредица от фиксирани и въртящи се лопатки. Този модел впоследствие е усъвършенстван от Джеймс Томсън (1851) и Джеймс Франсис (1855). ВТ, първоначално били използвани за напояване, но днес основната им функция е производство на електроенергия.
Първата водноелектрическа централа (ВЕЦ) в България е построена на р. Искър при с. Панчарево и е пусната в експлоатация на 01.11.1900 г. Първоначално в нея са били инсталирани 4 турбини с обща мощност 1376 kW. Енергията се пренасяла до гр. София с електропровод дълъг 16 km, с напрежение 7 kV. От този момент датира и първият електрифициран град в България.
Според предназначението им съоръженията на хидроенергийните обекти са постоянни и временни. Постоянните съоръжения са основни и второстепенни. Основните съоръжения са такива, с които се събира, съхранява, транспортира и използва енергийно-водния ресурс::язовирни стени, преливни, изпускателни и водовземни съоръжения; водохващания, водовземни съоръжения и утаители към тях; деривационни канали и хидротехнически тунели; напорни басейни и дневни изравнители; водни кули, напорни тръбопроводи; сгради на ВЕЦ и ПАВЕЦ.
Водноелектрическата централа (ВЕЦ) е вид електрическа централа, използваща енергията на водната маса за произвеждане на електрическа енергия. Турбината превръща кинетичната енергия на водата в механична, а генератора от своя страна превръща механичната енергия в електричество.
Високата степен на разполагаемост и маневреност на хидроенергийните мощности способства за повишаване на енергийната ефективност при експлоатацията на електро-генериращите мощности в електроенергийна система, изразяваща се със задоволяване на енергийните потребности на страната при минимални разходи. Тяхното участие в мощностния баланс на системата се свежда до следния енергиен ефект: покриване на върхови и подвърхови товари; регулирането на честотата; бърз резерв при аварийно отпадане на основна мощност.
В зависимост от схемата на хидроенергийния обект водноелектрическите централи са:
Според мощността на водноелектрическите централи, те се делят на:
Общият теоретичен хидроенергиен потенциал в България се оценява на 19 800 GW часа годишно – еквивалент на около 7900 MW инсталирана мощност. Технически възможни за усвояване са 14 800 GW часа годишно – еквивалент на около 5900 MW инсталирана мощност, включително 5385 GW часа годишно – еквивалент на около 919 MW инсталирана мощност от застрояване на р. Дунав. Усвоени са само около 5000 GW часа годишно – еквивалент на около 3100 MW инсталирана мощност, от които около 2700 MW ВЕЦ и ПАВЕЦ, които покриват върховите товари и регулират параметрите на енергийната система.
Наличният капацитет за развитие на българската хидроенергетика възлиза на 9800 GW часа годишно – еквивалент на около 2800 MW (близо 10 милиарда евро преки инвестиции в страната), усвоявайки предимно базовия отток на реките чрез „руслови, централи на течащи води“ генериращи базова енергия, стабилизираща електроенергийната система на страната. Това е и една от причините за повишения инвестиционен интерес към изграждането на хидроенергийни обекти с максимална мощност до 5 MW, условно обособени като малки руслови ВЕЦ. Предимство е и факта, че малки ВЕЦ на течащи води не използват предварително резервирани водни обеми, като така се избягва изграждането на язовирна стена и оформянето на язовирно езеро. А когато в тези проекти бъдат използвани Каплан-Булб и подвижни Каплан-Булб турбини, тяхната икономическо-техническа целесъобразност става изключително висока, без да се нарушава екологичното равновесие в речните екосистеми.