A energia hidrelétrica é a energia que deriva do movimento da água. Esse movimento faz parte do ciclo da água na Terra, que é a circulação contínua de água pelo solo, oceanos e atmosfera. A quantidade de energia fornecida pela água em movimento depende do volume em movimento e de sua velocidade. A água é uma das fontes mais antigas de energia. Civilizações antigas usavam energia hidrelétrica para irrigação e como mecanismo de moagem para grãos. No período moderno, a energia hidrelétrica fornece 20% da energia renovável do mundo.
Water Wheel
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As rodas d'água eram a forma mais comum de energia hidrelétrica, de mais de 4.000 anos atrás até o século XIX. Eles converteram a energia da água corrente em um movimento rotativo. Esse movimento impulsionou o movimento de pedras e alavancas para moer grãos, minério mineral e cortar madeira. A roda estava na horizontal ou na vertical na água corrente, como um rio ou córrego. O fluxo de água forçou a roda a se mover quando bateu nas pás presas à estrutura externa da roda. A energia da água aumentou à medida que fluía através de canais estreitos ou bicos.
Turbinas
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As turbinas d'água são um desenvolvimento da roda d'água e precursoras da moderna geração de eletricidade. Em vez de bater em uma pá fixa em uma roda, o fluxo de água ativa um rotor giratório que pode ter centenas de pás. Um eixo ligava os elos do rotor a um turbogerador, que é um imã gigante com um fio enrolado dentro dele. Uma corrente elétrica é gerada na turbina à medida que o eixo gira.
Barragens
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Barragens apreendem grandes volumes de água que fluem dos rios e criam um reservatório atrás de um muro de contenção. Um conduto é o tubo, ou comporta, do fundo do reservatório, passando pela barragem, até uma turbina de água. A água do reservatório flui a alta pressão do reservatório para a turbina e gera eletricidade. A barragem das Três Gargantas, no rio Yangtze, na China, é a maior instalação hidrelétrica do mundo, onde o fluxo de água alimenta 32 turbinas.
Armazenamento bombeado

Operadores de usinas hidrelétricas podem armazenar energia durante períodos de baixa demanda de eletricidade dos clientes e liberar durante períodos de pico de demanda, usando métodos de armazenamento de bombas. Durante períodos de baixa demanda, a água que já flui através das turbinas é bombeada de volta para um reservatório de armazenamento separado acima das turbinas. Essa água flui de volta pelas turbinas durante períodos de pico de demanda. O sistema fornece uma inicialização rápida para geração extra de energia.