十萬個為什麼：為什麼水能是清潔能源

水能是指天然水流蘊藏的能量，主要是指水的勢能和動能。廣義的水能資源包括河流水能、潮汐能、波浪能、海流和潮流能等，潮汐能、波浪能等常被稱作新能源；狹義的水能資源是指河流水能。

對於水中蘊藏的能量，可以這樣理解：水體在高位處具有勢能，「水往低處流」的過程中勢能轉化為動能並釋放出來；在太陽輻射和重力的作用下，水蒸發進入大氣，又以雨雪等形式降落到陸地和海洋，處於高位的水體產生徑流匯入河川，再流入海洋。這個過程稱為「水文循環」，它周而復始，永不停止。因此水能資源具有重複再生的特點，和太陽能、風能、生物質能等同屬於可再生能源。

水電站大壩

水電站大壩 工作人員在安裝水電站渦輪機

水力發電原理圖

人類利用水能，比風能還要早。中國在西漢時期已經有用水舂米的水碓了，古希臘農民則利用水輪把麥子磨成麵粉。後來，歐洲人用水來粉碎礦石，擠縮布匹，還藉助於水流的動力來驅動水輪等各種生產機械。19世紀晚期，水能成為發電的能源之一。1882年，全世界第一座水電站在美國威斯康星正式投入使用；中國第一座水電站——昆明石龍壩水電站建於1912年。

常規的水力發電是指對陸地水系的能源利用，其基本原理是，利用河川、湖泊等位於高處的水體所具有的勢能，當水流降落至低處時，帶動水輪機，從而將水中的勢能轉換成動能，再通過水輪機推動發電機產生電能。

典型的水電站由三部分組成：蓄水的水庫、控制水流的大壩和產生電力的發電機。水電站具有發電成本低、高效靈活的優點，同時還可以與防洪、灌溉、航運、養殖、旅遊等多個方面組成水資源綜合利用體系。水能在轉換為電能的過程中不發生化學變化，不排出有害物質，對空氣和水體本身不產生污染，因此是一種取之不盡、用之不竭的清潔能源。當然，建造大型水電工程，尤其是建造高壩與大水庫，對自然生態環境多少會有所改變和破壞，因此在水電開發的全過程，項目的選擇、建設、運營都需要真正體現生態效益、經濟效益和社會效益的統籌兼顧。

來源：十萬個為什麼 作者： 胡立業 科普中國

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