ظرفیت ایجاد شده انرژی برق‌آبی در جهان از 695.8 گیگاوات در سال 2001 به 888.8 گیگاوات در سال 2009 افزایش یافته است. این میزان افزایش نشان می‌دهد که نرخ رشد ترکیبی سالانه انرژی برق‌آبی در بین این سال‌ها به میزان 1.3 درصد بوده است. از آنجا که نیروی برق‌آبی به بلوغ فناوری در حوزه انرژی رسیده است در حال حاضر ما شاهد سرعت رشدی آرام‌تر نسبت به سال‌های گذشته در این صنعت هستیم.

 تاریخچه استفاده از انرژی آب

بشر از صدها سال پیش تا به امروز از نیروی آب استفاده می‌کرده است. در طول تاریخ علم و تکنولوژی، توان آب به طور شگفت انگیزی همواره مورد استفاده بوده است. در قرون وسطی و تا قرن 19 این انرژی اصلی‌ترین منبع توليد توان برای آسیاب‌های گندم بوده است. در قرن 19، چرخ‌های آبی جای خود را به موتورهای بخار دادند. اما توان آب امروزه هنوز نقش مهمی در تولید الکتریسیته در اکثر کشورها ایفا می کند.

• 2000 سال پیش: استفاده یونانی‌ها از چرخ‌های آبی به منظور تبدیل گندم به آرد.
• سالهای 1800: دانشمندان انگلیسی، ویلیام نیکلسون و آنتونی کارلیسل، دریافتند که با اعمال جریان برق به آب، هیدروژن و اکسیژن تولید می‌شود که این کار بعدها به عنوان الکترولیز شناخته شد.
• سال 1882: اولین نیروگاه آبی در آمریکا شروع به کار کرد و انرژي برق حاصل از آن براي روشنايي خيابان‌هاي شهر كوچكي كافي بود.
• امروزه: حدود 20% از الکتریسیته دنیا از طریق توان آبی تولید می شود و حدود 150 کشور پتانسیل استفاده از آن را دارا می‌باشند.

انرژی برق‌آبی یا هیدروالکتریک چیست؟ 

انرژی آب انرژی‌ای است که از نیروی آبهای جاری به دست می‌آید. از آنجایی که بخش زیادی از انرژی حاصل از نیروی آب برای تولید الکتریسیته مصرف می‌شود، به نیروی برق - آبی ( هیدروالکتریک ) نیز معروف است. هیدرو به معنی آب است، بدین ترتیب هیدروالکتریک یعنی تولید برق از طریق انرژی آب. آب منبعی تجدید پذیر برای تامین انرژی است و در طبیعت چرخه‌ای مستمر را طی می‌کند. در این چرخه آب بر اثر تابش خورشید تبخیر شده و سپس بر اثر تقطیر به شکل بارش به رودخانه ها و دریا ها باز می‌گردد. استفاده از نیروی آبهای جاری که یکی از قدیمی‌ترین سرچشمه‌های انرژی تجدیدپذیر است، از گذشته‌های بسیار دور و در گستره‌ی زیادی کاربرد داشته است و نیروگاه‌های برق آبی بیش از صد سال پیش به کار افتاده‌اند . مقدار برق به دست آمده به مقدار و ارتفاعی که آب سقوط می‌کند تا به توربین برسد، بستگی دارد. برای این منظور اقدام به ساختن سدهای مخزنی می‌کنند تا آب ذخیره شده در پشت آن برای تولید برق و کشاورزی و احیاناً آب شهری استفاده شود. با این‌که سوخت‌های فسیلی تسلط گسترده‌ای بر تولیدات برق سراسر جهان داشته‌اند اما حدود 60 کشور جهان بیش از نیمی از نیازهای برق خود را با استفاده از نیروی برق‌آبی برآورده می‌کنند. این فناوری به دلایل زیادی از محبوب‌ترین منابع تجدیدپذیر تولید برق به شمار می‌آید. از این دلایل می‌توان به قدرت این صنعت به مدیریت آنی تقاضای (در حال نوسان) برق، مدیریت آب و کنترل سیلاب‌ها اشاره کرد. در کشورهای آسیایی و آفریقایی ظرفیت انرژی هیدروالکتریک از همه جا بیشتر است، ولی متاسفانه کمتر از جاهای دیگر مورد بهره‌برداری قرار گرفته است به طور کلی کشورهای صنعتی جهان حدود 2 درصد و کشورهای درحال توسعه حدود یک درصد از برق آبی جهان را تولید می‌کنند. با این همه تا کنون تنها از 18 درصد پتانسیل قابل بهره‌برداری برق آبی جهان استفاده شده است. پیش‌بینی می‌شود در دو دهه اول قرن بیست و یکم میزان رشد تولید الکتریسیته از منابع آبی 25 درصد در سال باشد. با این وصف انرژی برق‌آبی همچنان بزرگترین منبع انرژی تجدید‌پذیر باقی خواهد ماند و تنها عوامل اقتصادی و زیست محیطی می‌توانند پتانسیل واقعی این منبع را محدود کنند.

 مزایای انرژی آبی

• در نیروگاه های آبی، کل آب مجدداً به منبع اصلی بر می‌گردد و در فرآیند، مصرف آب وجود ندارد.
• جریان الکتریسیته در این نیروگاهها به صورت نامحدود 24 ساعت و 7 روز هفته بدون توقف تولید می‌گردد چرا که ماهیت آب مورد استفاده همواره ثابت است و خشک نمی‌شود.
• آب به عنوان یکی از منابع پاک انرژی محسوب می‌شود.
• نیروگاههای آبی، منحصراً در تبدیل انرژی هیچگونه آلودگی و یا محصولات جانبی تولید نمی‌کنند.
• نیروگاه آبی یک منبع تولید توان مکمل برای سایر منابع انرژی تجدیدپذیر جهت تولید توان می‌باشد. توان تولیدی این نیروگاهها همواره مقداری ثابت است و در صورت عدم نیاز به برق، دریچه‌های سد قابلیت بسته شدن را دارند. در این حالت آب پشت سد ذخیره می‌شود و در هنگام اوج مصرف و نیاز مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• انرژی آب یک تکنولوژی تثبیت یافته است و نیروگاههای آبی عمر مفید زیادی دارند و می‌توانند سالیان زیادی بدون آسیب‌دیدگی کار کنند.
• آب پشت سد می‌تواند محلی برای ورزش‌های آبی و یا تفریح‌گاهی برای توریست ها باشد.
• آب پشت سد می‌تواند منبعی برای آبیاری مزارع کشاورزی باشد.

معایب و مشکلات انرژی آبی

• همانند سایر نیروگاهها، هزینه‌های ساخت نیروگاههای آبی بسیار بالا است. بنابراین برای بازگشت سرمایه و به صرفه بودن ساخت، باید این نیروگاهها مدت زمان زیادی را بدون مشکل کار کنند. علاوه بر این استاندارد ساخت سدها نیز بسیار پیچیده و امنیتی است.
• ساخت سدها سبب می‌شود تا قسمتی از محیط پشت سد به زیر آب برود که این امر سبب می‌شود تا زیست بوم آن منطقه تحت تاثیر قرار گرفته، تخریب شده و تغییر کند و زندگی حیوانات، گیاهان و حتی انسان ها به خطر بیفتد.
• ساخت سدها برای تولید توان سبب ایجاد مشکلات دسترسی به آب نیز می‌گردد. ساخت سد در یک محل بدین معنی است که مکان‌های پایین دست رودخانه دیگر کنترلی بر جریان آب ندارند.
• در نیروگاههای آبی نوع ROR مشکل یخ زدگی مسیر آب و خط لوله باید مدنظر قرار گیرد. حتی جریان‌های فصلی نیز در این نوع نیروگاه ها باید در نظر گرفته شوند. از نظر زیست محیطی نیز این نوع نیروگاه ها برای ماهیان مهاجر خطرآفرین هستند.
• به كارگيري سازه‌ها وتجهيزات در آب شور دريا براي استفاده از انرژي جزر ومد دريا، به استفاده از آلياژهاي مقاوم و گران‌قيمت در برابر خوردگي نياز دارد كه هزينه‌هاي استفاده از انرژي جزر ومد را افزايش مي‌دهد.

انرژی آبی در ایران

استفاده از این انرژی همواره مورد توجه بشر بوده است در ایران قدیم نیز از انرژی آب برای آرد کردن غلات بهره‌گیری می‌شده است. صنعت برق آبی به معنی تولید نیرو در همه‌ی مناطق ایران می‌باشد و بزرگترین منبع الکتریسیته تجدیدپذیر و پاک است. انرژی برق آبی98.8 درصد از تولید ملی برق تجدید پذیر و 13.8 درصد از مجموع الکتریسیته تولیدی در ایران را تشکیل می‌دهد. بخش عمده‌ای از توسعه آینده صنعت برق آبی بر امکانات و زیر ساخت‌های موجود و در حال استفاده متمرکز خواهد بود که فرصت‌هایی به منظور افزایش تولید انرژی تجدیدپذیر بدون ساخت سدهای بزرگ و جدید فراهم می‌کند. برطبق مطالعات اخیر معاونت امور برق و انرژی-دفتر برنامه‌ریزی کلان برق و انرژی، برق‌آبی کمترین هزینه متعادل‌سازی برق (LCOE) در تمام منابع انرژی تجدیدپذیر و سوخت‌های فسیلی اصلی و همچنین هزینه‌هایی حتی کمتر از گزینه‌های بهره‌وری انرژی را ارائه می‌دهد.

جدول میزان تولید هیدروالکتریسیته در کشورهای مختلف جهان و میزان ضریب بار:

انرژی آبی در چین

چین پهناور رودهای فراوانی با جریان تند و عمیق دارد. این رودها انرژی آبی فراوانی در بر دارند که طبق آمار به 6800 میلیون کیلووات می رسد و با آن می توان سالانه 5920میلیارد کیلووات ساعت برق تولید کرد. انرژی آبی قابل استفاده چین به 3780 میلیون کیلووات می رسد و با آن هر سال 1920میلیارد کیلووات ساعت برق تولید می شود.چین از لحاظ ذخایر انرژی آبی و انرژی آبی قابل استفاده در مقام اول جهان قرار دارد.

نگاهی به شرایط چین و مقایسه آن با ایران:

 جمعیت: 1/2 میلیارد نفر- 32 ایالت خودمختار-6/9 میلیون کیلومتر مربع مساحت-25 هزار مهندس ارشد و کارشناس در زمینه برنامه‌ریزی آب برای سدها و نیروگاه‌های آبی-270 هزار نفر در 16 دفتر و محل ساخت این نیروگاه‌ها مشغول به کار- حجم بارش سالانه در حدود 6000 میلیارد مترمکعب(حدود 15 برابر ایران است)- در سال 1950 فقط 8 سد کوچک با ارتفاع کمتر از 15 متر و 5 سد بزرگ مرتفع‌تر از 15 متر وجود داشت.طی یک دوره 50 ساله و در شرایط محاصره فنی از سوی کشورهای صاحب تجربه، بیش از 90000 سد از انواع مختلف ساخته شده که 23000 مورد آن جزو سدهای بزرگ با ارتفاع بیشتر از 15 متر (بیش از 50 درصد سدهای بزرگ جهان) است و 380 سد آن با حجم مخزن بیش از 100 میلیون مترمکعب جزء سدهای خیلی بزرگ محسوب می‌شوند.

تقاضای جهانی انرژی به خصوص در کشورهای در حال توسعه روبه افزایش است. این میزان رشد به دلیل افزایش جمعیت کشورها و صنعتی شدن آن‌ها است. به منظور پاسخگویی به این میزان تقاضای در حال رشد، اکتشاف منابع تجدیدپذیر انرژی بسیار ضروری است. این نیاز تنها زمانی بروز پیدا می‌کند که با پایان یافتن منابع متعارف انرژی قیمت عرضه آن افزایش یابد.

ظرفيت بالقوه و عملي تولي انرژي برق آبي در كشور 50 ميليارد كيلووات ساعت در سال است كه مي تواند 60 درصد از برق مورد نياز فعلي كشور را تامين كند. براساس مطالعات انجام شده حوضه آبريز كارون با 30 ميليارد كيلووات ساعت در سال حوضه آبريز دز با 9 ميليارد كيلووات ساعت در سال و حوضه آبريز كرخه با 6 ميليارد كيلووات ساعت در سال بيشترين امكانات توليد برق آبي را دارا مي باشند و 5 ميليارد كيلووات ساعت بازماندة آن مربوط به ساير حوضه ها است. بدين ترتيب روشن مي گردد كه سرمايه گذاري بر روي طرح هاي برق آبي و استفاده از اين پتانسيل بالقوه از جمله ضرورياتي است كه با توجه به زمان بهره برداري رسيدن اين طرح ها لازم است تا هر چه سريعتر اقدام هاي عملي انجام شود.