У багатьох країнах світу щороку 22 березня відзначається Всесвітній день води (World Day of Water) або Всесвітній день водних ресурсів. Цей день був встановлений у 1993 році рішенням Генеральної Асамблеї Організації Об'єднаних Націй. Всесвітній День води покликаний привернути увагу громадськості до стану водних об'єктів і проблем, пов'язаних з їх відновленням і охороною; замислитися щодо значення води в житті кожної людини на Землі; привернути увагу до проблем нестачі питної води, необхідності збереження та раціонального використання водних ресурсів, приймати необхідні заходи для вирішення проблеми постачання населення питною водою; інформувати громадськість про важливість охорони і збереження ресурсів прісної води та водних ресурсів в цілому; залучити до святкування Всесвітнього Дня водних ресурсів як можна більшу кількість країн, причому на офіційному рівні.
Тема цього року - «Вода та енергія», покликана донести до свідомості людей взаємозв’язок між водою та енергією.
Вода необхідна для виробництва майже всіх видів енергії. А енергія необхідна на всіх етапах добування води, водопідготовки та водоподачі. Отже, вода та енергія тісно взаємопов’язані та взаємозалежні. Виробництво і передача енергії потребує використання водних ресурсів, а саме для гідроелектростанцій, атомних і теплових джерел енергії. З іншого боку, біля 8% світового виробництва енергії використовується для перекачки, знезараження і транспортування води до споживачів.
З давніх-давен люди, спостерігаючи за тим, як течуть річки, зрозуміли, що можна використовувати енергію води у власних цілях. Момент усвідомлення цієї можливості став переломним для цивілізації: на берегах річок і у водоспадів стали будувати млини, лісопилки та інші технологічні споруди, які в своїй роботі використовували силу водних потоків.
Спадання води здавна використовувалось для обертання лопатних коліс і турбін. Вода була першим джерелом енергії, а першою машиною, за допомогою якої людина використовувала енергію води, була примітивна водяна турбіна. Понад 2000 років тому горці на Ближньому Сході вже користувалися водяним колесом у вигляді валу з лопатками: потік води, відведений зі струмка або річки, тиснув на лопатки, передаючи їм свою кінетичну енергію. Лопатки рухалися, а оскільки вони були жорстко скріплені з валом, то обертався вал. До нього у свою чергу прикріплювалося млинове жорно, яке разом з валом оберталося відносно нерухомого нижнього жорна. Саме так працювали перші "механізовані" млини для зерна. Але їх споруджували тільки у гірських районах, де річки і струмки мали великі перепади і сильний тиск.
Вода, яку ще у стародавні часи використовували для виконання механічної роботи, досі залишається хорошим джерелом енергії, тепер вже електричної. Енергія падаючої води, що обертає водяне колесо, служила безпосередньо для розмелювання зерна, розпилювання деревини і виробництва тканин. Однак, млини і лісопильні на річках стали зникати, коли у 30-х роках XIX ст. почалося виробництво електроенергії з водоспадів.
З винаходом електрики, необхідність у будівництві подібного роду споруд саме у джерел води відпало - для приводу в дію механізмів стали використовувати енергію електричного струму.
Але її величність вода недовго залишалася осторонь: зі швидко зростаючою потребою в електроенергії людина почала замислюватися над тим, як отримати цю саме електрику при мінімальних витратах. І ось, наприкінці минулого століття, а точніше - в 80-ті роки - почалася експлуатація гідроелектростанцій, що перетворюють енергію води в електричний струм. Конструкції гідроелектростанцій можуть бути найрізноманітнішими. Наприклад, малі гідроелектростанції можуть представляти із себе будівлі з металоконструкцій зі встановленим в них обладнанням різної потужності.
На сучасній гідроелектростанції (ГЕС) маса води з великою швидкістю спрямовується на лопатки турбін. Вода тече через захисну сітку і регульований затвір сталевим трубопроводом до турбіни, над якою встановлений генератор. Механічна енергія води за допомогою турбіни передається генератору і там перетворюється в електричну. Після цього вода стікає в річку через тунель, що поступово розширюється, втрачаючи при цьому свою швидкість.
За потужністю ГЕС поділяють на дрібні (зі встановленою потужністю до 0,2 МВт), малі (до 2 МВт), середні (до 20 МВт) і великі (понад 20 МВт); за натиском - на низьконапірні (натиск до 10 м), середнього натиску (до 100 м) і високонапірні (понад 100 м). В окремих випадках дамби високонапірних ГЕС досягають висоти 240 м. Вони зосереджують перед турбінами водну енергію, накопичуючи воду і піднімаючи її рівень. Турбіна - енергетично дуже вигідна машина, тому що в ній вода легко змінює поступальний рух на обертальний. Той самий принцип часто використовують і в машинах, які зовні зовсім не схожі на водяне колесо (якщо на лопатки впливає пара, то мова йде про парові турбіни). На типових ГЕС ККД нерідко становить 60-70 %, тобто 60-70 % енергії спадної води перетворюється на електричну.
Сьогодні для роботи ГЕС на річках створені водосховища, часто навіть каскади водосховищ. Реальний гідроенергетичний потенціал усіх річок світу оцінюється у 2900 ГВт, а практично для виробництва гідроелектроенергії використовується менше 1000 ГВт. У світі нині працюють десятки тисяч ГЕС. Тобто поки людям слугує лише невелика частина гідроенергетичного потенціалу Землі. Щорічно величезні потоки води, що утворюються від дощів і танення снігів, стікають в моря невикористаними. У разі затримання їх за допомогою дамб, людство отримало б додатково величезну кількість енергії.
В даний час в Україні гідроенергетика виробляє близько 10 % всього національного обсягу електроенергії, що складає 14 млрд. кВт/год. Відносно висока частка гідроенергетики у виробництві електроенергії в Україні пояснюється роботою великих ГЕС на Дніпрі та Дністрі. Встановлена потужність цих станцій, складає від 250 до 700 МВт, а Дніпровської ГЕС - понад 1500 МВт. Програмою розвитку енергетики передбачено завершення реконструкції Дніпровського каскаду гідроелектростанцій, введення в експлуатацію Дністровської і Ташлицької ГАЕС, завершення до 2020 року будівництва Канівської ГАЕС, реконструкція Каховської ГЕС і т.д. Як відомо, виробництво електроенергії на гідроелектростанціях вважається найбільш надійним, дешевим і екологічно чистим.
Крім цього, ГЕС мають можливість швидко набирати необхідну потужність у години пікових навантажень, дозволяють компенсувати нерівномірну роботу інших джерел енергії, наприклад, вітро- або сонячних електростанцій, а також вирівнювати графік навантажень АЕС. Звичайно, будівництво таких об'єктів потребує вкладення чималих коштів, однак висока рентабельність робить цю сферу вкрай привабливою для інвестицій, особливо - сегмент малої енергетики. У порівнянні з великими ГЕС, МГЕС мають важливу перевагу - порівняно невеликі терміни введення в експлуатацію і окупність протягом 3-4 років. За оцінками експертів, Україна володіє значним гідропотенціалом. Загальна протяжність великих і малих річок становить майже 136 тис. км. Фахівці вважають, що потенціал невеликих річок міг би бути використаний для будівництва малих ГЕС 5-25 МВт і мікро ГЕС до 5 МВт. Такі енергетичні проекти могли б реалізовуватися за рахунок приватних інвестицій і цілком здатні були б вирішити проблеми із забезпеченням електроенергією енергозалежних регіонів. І сьогодні в Україні дійсно відроджуються невеликі ГЕС.
Для розвитку малої гідроенергетики найперспективнішими вважаються центральні і західні регіони України. Як відзначають експерти, цікавим є той факт, що головні об'єкти, близько 70 % ГЕС, знаходяться в центральних регіонах, тоді як Західна Україна більш перспективна для використання гідроенергетичних об'єктів. Так склалося тому, що на території Карпатського регіону знаходиться велика кількість заповідних зон, і будівництво тут великої кількості малих ГЕС могло б порушити природний баланс і завдати збитку екології району. Однак, як стверджують фахівці, якщо при реалізації подібних проектів дотримуватися європейських стандартів, застосовувати нові технології та використовувати сучасне обладнання, то цілком можливо уникнути екологічних проблем при будівництві та експлуатації таких об'єктів.
Вода - джерело життя на землі. Це одне з найбільш унікальних і дивовижних явищ на нашій планеті, яке володіє безліччю унікальних властивостей, використання яких може бути дуже вигідно і корисно для людини. Енергія води, так само як і енергія сонця або повітря, є поновлюваним джерелом енергії, так необхідним в умовах, що склалися. Всі чудово розуміють, що внутрішні Земні ресурси не безмежні і рано чи пізно вони закінчаться. Тому проблема пошуку альтернативних джерел енергії так важлива сьогодні, а вода пропонує нам одне з рішень цієї проблеми.