[科普中国]-为什么水能是清洁能源

水能是指天然水流蕴藏的能量，主要是指水的势能和动能。广义的水能资源包括河流水能、潮汐能、波浪能、海流和潮流能等，潮汐能、波浪能等常被称作新能源；狭义的水能资源是指河流水能。

对于水中蕴藏的能量，可以这样理解：水体在高位处具有势能，“水往低处流”的过程中势能转化为动能并释放出来；在太阳辐射和重力的作用下，水蒸发进入大气，又以雨雪等形式降落到陆地和海洋，处于高位的水体产生径流汇入河川，再流入海洋。这个过程称为“水文循环”，它周而复始，永不停止。因此水能资源具有重复再生的特点，和太阳能、风能、生物质能等同属于可再生能源。

水电站大坝

水电站大坝 工作人员在安装水电站涡轮机

水力发电原理图

人类利用水能，比风能还要早。中国在西汉时期已经有用水舂米的水碓了，古希腊农民则利用水轮把麦子磨成面粉。后来，欧洲人用水来粉碎矿石，挤缩布匹，还借助于水流的动力来驱动水轮等各种生产机械。19世纪晚期，水能成为发电的能源之一。1882年，全世界第一座水电站在美国威斯康星正式投入使用；中国第一座水电站——昆明石龙坝水电站建于1912年。

常规的水力发电是指对陆地水系的能源利用，其基本原理是，利用河川、湖泊等位于高处的水体所具有的势能，当水流降落至低处时，带动水轮机，从而将水中的势能转换成动能，再通过水轮机推动发电机产生电能。

典型的水电站由三部分组成：蓄水的水库、控制水流的大坝和产生电力的发电机。水电站具有发电成本低、高效灵活的优点，同时还可以与防洪、灌溉、航运、养殖、旅游等多个方面组成水资源综合利用体系。水能在转换为电能的过程中不发生化学变化，不排出有害物质，对空气和水体本身不产生污染，因此是一种取之不尽、用之不竭的清洁能源。当然，建造大型水电工程，尤其是建造高坝与大水库，对自然生态环境多少会有所改变和破坏，因此在水电开发的全过程，项目的选择、建设、运营都需要真正体现生态效益、经济效益和社会效益的统筹兼顾。