Bài tập điện tử công suất và kỹ thuật biến đổi - Đề bài: Tìm hiểu năng lượng tái tạo cho phương tiện di động

HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ
KHOA KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN
BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN
________–&—________
BÀI TẬP ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
VÀ KỸ THUẬT BIẾN ĐỔI
Đề bài : Tìm hiểu năng lượng tái tạo cho phương tiện di động
Sinh viên thực hiện : Trần Ngọc Thành 
Ngành học : Cơ Điện Tử
Lớp : CĐT13A
Mã Số Sinh Viên : 14151175
Giáo Viên hướng dẫn : Lê Khắc Thủy
Ngày hoàn thành : 11/11/2016
Hà Nội ,2016
LỜI NÓI ĐẦU
Năng lượng tái tạo hay năng lượng sinh thái là năng lượng những nguồn liên tục mà theo chuẩn mực của con người là vô hạn như năng lượng mặt trời, năng lượng thủy triều, mưa, sóng và địa nhiệt. Nguyên tắc cơ bản của việc sử dụng năng lượng tái tạo là tách một phần năng lượng từ các quy trình diễn biến liên tục trong môi trường và đưa vào trong các sử dụng kỹ thuật. Các quy trình này được thúc đẩy đặc biệt là từ mặt trời. Năng lượng tái tạo thay thế các nguồn nhiên liệu truyền thống trong bốn lĩnh vực : phát điện, đun nước nóng, nhiên liệu động cơ, và các hệ thống độc lập nông thôn.
Các nguồn năng lượng tái tạo tồn tại khắp nơi trên nhiều vùng địa lý, ngược lại các nguồn năng lượng khác chỉ tồn tại ở một số quốc gia. Việc đưa vào sử dụng năng lượng tái tạo nhanh và hiệu quả có ý nghĩa quan trọng trong an ninh năng lượng, giảm thiểu biến đổi khí hậu, và có lợi ích kinh tế.
Trong khuôn khổ bài tập này em đi tìm hiểu và phân tích năng lượng tái tạo gồm năng lượng mặt trời, năng lượng địa nhiệt, năng lượng thủy triều, thủy điện, năng lượng gió, sinh khối, nhiên liệu sinh học và các nguồn năng lượng tái tạo nhỏ để áp dụng cho các phương tiện di động. Các nguồn năng lượng tái tạo này được con người đang nghiên cứu và sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực cơ khí và tự động hóa. Và mong muốn thay thế hoàn toàn các năng lượng hóa thạch đang ngày càng cạn kiệt.
Em xin chân thành cám ơn thầy Lê Khắc Thủy đã hướng dẫn em trong quá trình nghiên cứu và tìm hiểu đề tài này.
Sinh viên thực hiện : Trần Ngọc Thành
Lớp CĐT13A
Năng lượng mặt trời, bức xạ ánh sáng và nhiệt từ mặt trời, đã được khai thác bởi con người từ thời cổ đại. Bức xạ mặt trời, cùng với tài nguyên thứ cấp của năng lượng mặt trời như sức gió và sức sóng, sức nước và sinh khối, làm thành hầu hết năng lượng tái tạo có sẵn trên Trái Đất.
Năng lượng mặt trời thu được trên trái đất là năng lượng của dòng bức xạ điện từ xuất phát từ mặt trời đến trái đất. Chúng ta sẽ tiếp tục nhận được dòng năng lượng này cho đến khi phản ứng hạt nhân trên mặt trời hết nhiên liệu, vào khoảng 5 tỷ năm nữa. Điện mặt trời nghĩa là phát điện dựa trên động cơ nhiệt và pin quang điện. Sử dụng năng lượng mặt trời chỉ bị giới hạn bởi sự khéo léo của con người. Điện mặt trời là việc chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện, hoặc trực tiếp bằng cách sử dụng quang điện (PV), hoặc dán tiếp bằng cách sử dụng điện mặt trời tập trung (CSP). Hệ thống CSP sử dụng ống kính,gương và các hệ thống theo dõi để tập trung một khu vực rộng lớn của ánh sáng mặt trời và một chùm nhỏ. PV chuyển đổi ánh sáng thành dòng điện bằng cách sử dụng hiệu ứng quan điện. Các nhà máy CSP thương mại được phát triển đầu tiên vào những năm 1980 và lắp đặt CSP SEGS 354MW là nhà máy điện lớn nhất trên thế giới và nằm ở sa mạc Mojave của California.
Các PS10 tập trung ánh sáng mặt trời từ cánh đồng heliostats trên tháp trung tâm
Pin năng lượng mặt trời hay pin mặt trời hay pin quang điện (Solar panel ) bao gồm nhiều tế bào mang điện (solar cells) – là phần tử bán dẫn có chứa trên bề mặt một số lượng lớn các cảm biến ánh sáng và điốt quang, thực hiện biến đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện, sự chuyển đổi này thực hiện theo hiệu ứng quang điện.
Một tế bào quang điện
Pin năng lượng mặt trời phổ biến nhất là dạng đa tinh thể Silicon. Silic là vật liệu bán dẫn. Nghĩa là trong thể rắn của Silic, tại một tầng năng lượng nhất định, electron có thể đạt được và một số tầng khác không đạt được. Đơn giản hiểu là có lúc dẫn được điện có lúc không dẫn được điện (theo cơ học lượng tử). Khi một photon chạm vào mảnh Silic, một trong hai điều sau sẽ sảy ra :
 1.Photon truyền trực tiếp xuyên qua mảnh silic. Điều này thường sảy ra khi năng lượng của photon thấp hơn năng lượng đủ để đưa các hạt electron lên mức năng lượng cao hơn.
 2.Năng lượng của photon được hấp thụ bởi silic. Điều này thường sảy ra khi năng lượng của photon lớn hơn năng lượng để đưa các electron lên mức năng lượng cao hơn.
Khi photon được hấp thụ, năng lượng của nó được truyền đến các hạt electron trong mạng tinh thể. Thông thường các electron này lớp ngoài cùng và thường được kết dính với các nguyên tử lân cận vì thế không thể di chuyển xa. Khi electron được kích thích,trở thành dẫn điện, các electron này có thể tự do di chuyển trong bán dẫn. Khi đó nguyên tử sẽ thiếu một electron và đó gọi là lỗ trống. Lỗ trống này tạo điều kiện cho các electron nguyên tử bên cạnh di chuyển vào lỗ trống, và điều này tạo ra lỗ trống cho nguyên tử lân cận có lỗ trống. Cứ như vậy lỗ trống di chuyển xuyên suốt mạch bán dẫn. Một photon chỉ cần có năng lượng lớn hơn năng lượng đủ kích thích electron lớp ngoài cùng để dẫn điện. Tuy nhiên tần số của mặt trời thường sấp xỉ 6000°K, vì thế nên phần lớn năng lượng mặt trời đều được hấp thụ bởi silic.
Năng lượng địa nhiệt là năng lượng được tách ra từ nhiệt trong lòng Trái Đất. Năng lượng này có nguồn gốc từ sự hình thành ban đầu của hành tinh, từ hoạt động phân hủy các chất phóng xạ của các khoáng vật, và từ năng lượng mặt trời được hấp thụ tại bề mặt Trái Đất. Năng lượng địa nhiệt đã được sử dụng để nung và tắm kể từ thời La Mã cổ đại, nhưng ngày nay nó được dùng để phát điện, có khoảng 10GW công suất điện địa nhiệt được lắp đặt trên thế giới đến năm 2007, cung cấp 0,3% nhu cầu điện toàn cầu. Thêm vào đó 28GW suất nhệt địa nhiệt trực tiếp được lắp đặt phục vụ cho sưởi ấm, spa, các quá trình công nghiệp, lọc nước biển và nông nghiệp ở một số khu vực. Khai thác năng lượng địa nhiệt có hiệu quả về kinh tế, có khả năng thực hiện và than thiện với môi trường, nhưng trước đây bị giới hạn về mặt địa lý đối với các khu vực gần các ranh giới kiến tạo mảng. Các tiến bộ khoa học kỹ thuật gần đây đã từng bước mở rộng phạm vi và quy mô của các tài nguyên tiềm năng này, đặc biệt là các ứng dụng trực tiếp như dùng để sưởi ấm trong các hộ gia đình. Các giếng địa nhiệt có khuynh hướng giải phóng khí thải nhà kính bị giữ dưới sâu trong long đất, nhưng sự phát thải này thấp hơn nhiều so với phát thảy từ việc đốt nhiên liệu từ hóa thạch thông thường công nghệ này có khả năng giảm thiểu sự nóng lên toàn cầu nếu nó được triển khai rộng rãi.
Nhà máy điện địa nhiệt Nesjavellir ở Iceland
Sản xuất điện : Hai mươi bốn quốc gia sản xuất tổng cộng 56.786 GWh (204PJ) điện từ năng lượng địa nhiệt năm 2005 chếm 0,3% lượng điện tiêu thụ toàn cậu. Lượng điện này đang tăng hang năm khoảng 3% cùng với sự gia tăng các số lượng nhà máy cũng như nang cao hệ số năng suất. Do các nhà máy năng lượng địa nhiệt không dựa trên các nguồn năng lượng không lien tục, không giống với tuốc bin gió hoặc tấm năng lượng mặt trời, nên hệ số năng suất của nó có thể khá lớn và người ta đã chứng minh là đạt đến 90%. Năng suất đạt trung bình toàn cầy đạt 73% trong năm 2005. Năng suất toàn cầu đạt 10GW năm 2007.
Các nhà máy điện địa nhiệt cho đến gần đây được xây dựng trên rìa của các mảng kiến tạo, nơi mà có nguồn địa nhiệt nhiệt độ cao nằm gần mặt đất. Sự phát triển của các nhà máy điện tuần hoàn kép và sự tiến bộ của kỹ thuật khoan giếng cũng như kỹ thuật tách nhiệt đã mở ra một hy vọng rằng chúng sẽ là một nguồn phát điện tương lai. Một dự án thử nghiệm đã được hoàn thành gần đây ở Landau-Pfalz, Đức và các dự án khác đang trong giai đoạn xây dựng ở Soultz-sous-Foreets, Pháp và Cooper Basin, Úc.
Sử dụng trực tiếp: Có khoảng 20 quốc gia sử dụng trực tiếp đia nhiệt để sưởi với tổng năng lượng là 270 PJ (1PJ = 1015 J) trong năm 2004. Hơn phân nửa trong đó được dùng để sưởi trong phòng và 1/3 thì dùng cho các hồ bơi nước nóng. Lượng còn lại được dùng trong công nghiệp và nông nghiệp. Sản lượng toàn cầu đạt 28GW, nhưng hệ số năng suất có xu hướng giảm (khoảng 20%) khi mà nhu cầu sưởi chủ yếu sử dụng vào mùa đông. Số liệu trên bao gồn=m 88PJ dùng cho sưởi trong phòng được tách ra từ các máy bơm nhiệt địa nhiệt với tổng sản lượng 15GW. Năng suất bơm nhiệt địa nhiệt toàn cầu tăng khoảng 10% mỗi năm.
Các ứng dụng trực tiếp của nhiệt địa nhiệt cho sưởi trong phòng hơi khác so với sản xuất điện và có các yêu cầu về nhiệt độ thấp hơn. Nó có thể từ nguồn nhiệt thải được cung cấp bởi co-generation từ một máy phát điện địa nhiệt hoặc từ các giếng nhỏ hơn hoặc các thiết bị biến nhiệt lắp đặt dưới long đất ở độ sâu nông. Ở những nơi có suối nước nóng tự nhiên, nước có thể được dẫn trực tiếp tới lò sưởi. Nếu nguồn nhiệt gần mặt đất nóng nhưng khô thì các ống chuyển đổi nhiệt nông có thể được sử dụng mà không cần dùng bơm nhiệt. Nhưng thậm chí ở các khu vực bên dưới mặt đất quá lạnh để cung cấp một cách trực tiếp, nó vẫn ấm hơn không khí mùa đông. Sự thay đổi nhiệt độ mặt đất theo mùa là rất nhỏ hoặc không bị ảnh hưởng bên dưới độ sâu 10m. Nhiệt độ đó có thể được tách chiết bằng bơm nhiệt địa nhiệt thì hiệu qura hơn là nhiệt được tạo ra bởi các lò sưởi thông thường. Các bơm nhiệt địa nhiệt có thể được sử dụng như là một nhu cầu thiết yếu ở bất kỳ nơi nào.
Có nhiều ứng dụng rộng rãi khác nhau của nhiệt địa nhiệt.Các ống nước nóng ừ các nhà máy địa nhiệt bên dưới các con đường và vỉa hè của các thành phố Peykjavík và Akureyri dùng để làm tan chảy tuyết. Các ứng dụng sưởi trong phòng sử dụng mạng lưới đường ống nước nóng để cung cấp nhiệt cho các tòa nhà trong toàn khu vực. Lọc nước biển bằng địa nhiệt cũng đã được thử nghiệm.
Tác động môi trường: Các dòng nước nóng được bơm từ dưới sâu trong lòng đất có thể chứa một vài khí đi cùng với nó như điôxít cacbon và hydro sunfua. Khi các chất ô nhiễm này thoát ra ngoài môi trường, nó sẽ ‘‘ góp phần’’ vào sự ấm lên toàn cầ mưa axit và các mùi độc hại đối với thực vật xung quanh đó. Các nhà máy điện phát điện địa nhiệt hiện hữu phát thải trung bình 90-150kg CO2 trên 1MWh điện, và cũng là một phần nhỏ so với các nhà máy điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch. Một số nhà máy được yêu cầu phải có hệ thống kiểm soát lượng phát thải nhằm giảm lượng axit và các chất bay hơi.
Bên cạnh các khí hòa tan, nước nóng từ nguồng địa nhiệt có thể chứa các nguyên tố vết nguy hiểm như thủy ngân, arsen và antimony nếu nó được thải vào các con song có chức năng cung cấp nước uống. Các nhà máy địa nhiệt về mặt lý thuyết cod thể bơm các chất này cùng với khí trở lại long đất ở dạng cô lập cacbon.
Việc xây dựng các nhà máy phát điện có thể ảnh hưởng ngược lại đến sự ổn định của đất của khu vực xung quanh. Đây là mối quan tâm lớn cùng với hệ thống địa nhiệt nâng cao, ở đây nước được bơm vào trong đá nóng và khô không chứa nước trước đó.
Địa nhiệt cũng chiếm diện tích đất tối thiểu, các nhà máy địa nhiệt hiệm hữu sử dụng 1-8 hecta/1MW so với các nhà máy điện hạt nhân là 5-10hecta/MW và 19hecta/1MW đói với nhà máy điện chạy bằng than.
Các nhà máy điện địa nhiệt sả khí thải ra môi trường
Kinh tế: Năng lượng địa nhiệt không cần nhiên liệu và cũng không phụ thuộc và giá cả nhiên liệu nhưng chi phí đầu tư ban đầu sẽ cao. Chi phí cho một nhà máy điện địa nhiệt phải kể đến các chi phí chính như chi phí khoan giếng và thăm giò các nguồn dưới sâu vì chúng chứa đựng nhiều rủi ro về mặt tài chính rất cao. Hiện tại, chi phí xây dựng các nhà máy điện địa nhiệt và các giếng chiếm khoảng 2-5 triệu Euro/1MW công suất thiết kế, trong chi phí vận hành chiếm khoảng 0,04-0,1 Euro /1kWh.
Năng lượng địa nhiệt cũng có những cấp độ khác nhau : các nhà máy điện địa nhiệt lớn có thể cung cấp năng lượng cho toàn bộ các thành phố trong khi đó các nhà máy nhỏ hơn chỉ có thể cung cấp cho các khu vực nông thôn hoặc một số hộ gia đình.
Tập đoàn Chevron là một nhà máy sản xuất năng lượng địa nhiệt lớn nhất thế giới, trong khi đó các công ty Reykjavik Energy Invest thì xây dựng các nhà máy điện địa nhiệt trên khắp thế giới.
Tài nguyên: Lượng nhiệt của trái đất khoảng 1031 Jun. Lượng nhiệt này trồi lên mặt đất một cách tự nhiên bởi sự truyền nhệt với tốc độ 45 TW, hay gấp 3 lần lượng nhiệt con người tiêu thụ từ tất cả các nguồn năng lượng nguyên thủy. Tuy nhiên, phần lớn dòng nhiệt này bị khuếch tán do các điều kiện địa lý (trung bình 0,1 W/m2) nên khó thu hồi. Vỏ trái đất ứng xử một cách hiệu quả như là lớp cách ly dày mà các ống dẫn dung dịch (magma, nước và các dạng khác) có thể xuyên qua để giải phóng nhiệt trong lòng đất.
Lịch sử: Suối nước nóng đã được sử dụng cho mục đích tắm ít nhất từ thời kỳ đồ đá. Hồ tắm khoáng cổ nhất là hồ đá ở núi Lisan được xây dựng vào thời nhà Tần thế kỷ thứ 3 TCN, cùng một nơi với cung điện Huaqing Chi được xây dựng sau này. Vào thế kỷ 1 CN, người La Mã xâm chiếm AquaeSilis và sử dụng các suối nước nóng ở đây để làm nơi tắm công cộng và sưởi ấm sàn nhà. Chi phí đầu tư có các công trình này có thể xem là sử dụng năng lượng địa nhiệt vào mục đích thương mại đầu tiên. Các hệ thống sưởi bằng địa nhiệt cổ nhất thế giới ở Chaudes-Aigues Pháp đã được vận hành từ thế kỷ 14. Việc khai thác địa nhiệt mục đích công nghiệp sớm nhất bắt đầu từ năm 1827, khi đó người ta sử dụng hơi nước của các giếng tự phun để chiết tách axit boric từ bùn núi lửa ở Larderello, Ý.
Khai thác địa nhiệt trên thế giới: Điện địa nhiệt được sản xuất tại 24 quốc gia trên thế giới bao gồm Hoa Kỳ, Iceland, Ý, Đức, Thổ Nhĩ Kỳ, Pháp, Hà Lan, Litva, New Zealand, Mexico, El Salvador, Nicaragua, Costa Rica, Nga, Philippines, Indonesia, Trung Quốc, nhật Bản và Saint Kitts and Nevis. Trong năm 2005 các hợp đồng được ký kết để nâng công suất pgast điện thêm 0,5 GW ở Hoa Kỳ, trong khi cũng có các nhà má đang trong giai đoạn xây dựng ở 11 quốc gia. Một số vị trí tiềm năng đã và đang được khai thác hoặc được đánh giá ở Nam Úc ở độ sâu vài km. Nếu tính cả việc sử dụng trực tiếp, năng lượng địa nhiệt được sử dụng trên 70 quố gia và vùng lãnh thổ.
Năng lượng thủy triều hay điện thủy triều là lượng điện thu được từ năng lượng chứa trong khối nước chuyển động do thủy triều. Hiện nay một số nơi trên thế giới đã triển khai hệ thống máy phát điện sử dụng năng lượng thủy triều.
Trường hấp dẫn không đều trên bề mặt trái đất gây ra bởi mặt trăng, cộng với trường lực quán tính ly tâm không đều tạo nên bề mặt hình elipsoit của thủy quyển trái đất (và ở mước độ yếu hơn, của khí quyển trái đất và thạch quyển trái đất). Hình elipsoit này cố định so với đường nối mặt trăng và trái đất, trong khi trái đất tự quay quanh nó, dẫn đến mức nước biển trên một điểm của bề mặt trái đất dâng lên hạ xuống trong ngày, tạo ra hiện tượng thủy triều.
Sự nâng lên hạ xuống của nước biển có thể làm chuyển động các máy phát điện trong các nhà máy điện thủy triều. Về lâu dài hiện tượng thủy triều sẽ giảm dần mức độ, do tiêu thụ dần động năng tự quay của trái đất, cho đến trái đất luôn hướng về phía mặt trăng. Thời gian kéo dài của hiện tượng thủy triều cũng nhỏ hơn so với tuổi thọ của mặt trời.
Nguyên lý vận hành: Để thu năng từ sóng, người ta sử dụng phương pháp dao động cột nước. Sóng chảy vào bờ biển đẩy mực nước lên trong một phòng rộng được xây dựng bên trong dải đất ven bờ biển, một phần bị chìm dưới mặt nước biển. Khi nướ dâng, không khí bên trong phòng bị đẩy ra theo một lỗ trống và một tua bin. Khi sóng rút đi, mực nước hạ xuống bên trong phòng hút không khí đi qua tua bin theo hướng ngược lại. Tua bin xoay tròn làm quay một máy phát điện để sản xuất điện.
Điểm mấu chốt của hệ thống là việc sử dụng một thiết bị gọi là tua bin, có các cánh quay theo cùng một hướng, bất chấp hướng chuyển động của luồng khí. Máy Limpet hiện được xem là nền tảng tốt nhất để thúc đẩy sự phát triển trong công nghệ khai thác năng lượng từ sóng.
Hệ thống Limpet : Hệ thống Limpet là một ví dụ điển hình về khai thác dạng năng lượng này. Hệ thống hoạt động theo nguyên lý như sau:
Lúc thủy triều thấp: chu trình nạp
Thỷ triều lên cao: chu trình nén
Thủy triều xuống thấp: chu trình xả,kết thúc và nạp cho chu trình tiếp theo.
Sự thay đổi chiều cao cột nước làm quay tua bin tạo ra điện năng, mỗi máy Limpet có thể đạt từ 250KW đến 500KW. Trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học đã cố công biến năng lượng sóng thành năng lượng có ích. Nhưng các con sóng quá phân tán, nên rất khó khai thác một cách kinh tế. hiện nay đã có công ty lắp đặt hệ thống thương mại trên thế giới sản xuất điện trực tiếp từ sóng biển. Chẳng hạn máy Limpet có thể phát ra 500KW, đủ cung cấp cho 400 gia đình.
Thủy điện: là nguồn điện có được từ năng lượng nước. Đa số năng lượng thủy điện có được từ thế năng của nước được tích tại các đập nước làm quay một tuốc bin nước và máy phát điện. Kiểu ít được biết đến hơn là sử dụng năng lượng động lực của nước hay các nguồn nước không bị tích bằng các đập nước như năng lượng thủy triều. Thủy điện là năng lượng tái tạo.
Năng lượng lấy được từ nước phụ thuộc không chỉ vào thể tích mà cả vào sự khác biệt về độ cao giữa nguồn và dòng chảy ra. Sự khác biệt về độ cao được gọi là áp suất. Lượng năng lượng tiềm tàng trong nước tỷ lệ với áp suất. Để có được áp suất cao nhất, nước cung cấp cho một turbine nước có thể được cho chảy qua một ống lớn gọi là ống dẫn nước có áp (penstock).
Ngoài nhiều mục đích phục vụ cho các mạng lưới điện công cộng, một số dự án thủy điện được xây dựng cho những mục đích thương mại tư nhân. Ví dụ, việc sản xuất nhôm đòi hỏi tiêu hao một lượng điện lớn, vì thế thông thường bên cạnh nhà máy nhôm luôn có các công trình thủy điện phục vụ riêng cho chúng. Tại Cao nguyên Scotland đã có các mô hình tương tự tại Kinlochleven và Lochaber, được xây dựng trong những năm đầu thế kỷ 20. Tại Suriname, đập hồ van Blommestein và nhà máy phát điện được xây dựng để cung cấp điện cho ngành công nghiệp nhôm Alcoa.
Ở nhiều vùng tại Canada (các tỉnh bang British Columbia, Manitoba, Ontario, Québec và Newfoundland và Labrador) thủy điện được sử dụng rất rộng rãi tới mức từ "hydro" đã được dùng để chỉ bất kỳ nguồn điện nào phát ra từ nhà máy điện. Những nhà máy phát điện thuộc sở hữu nhà nước tại các tỉnh đó được gọi là BC Hydro, Manitoba Hydro, Hydro One (tên chính thức "Ontario Hydro"), Hydro-Québec và Newfoundland và Labrador Hydro. Hydro-Québec là công ty sản xuất thủy điện lớn nhất thế giới, với tổng công suất lắp đặt năm 2005 đạt 31.512 MW.
Tầm quan trọng: Thủy điện, sử dụng động lực hay năng lượng dòng chảy của các con sông hiện nay chiếm 20% lượng điện của thế giới. Na Uy sản xuất toàn bộ lượng điện của mình bằng sức nước, trong khi Iceland sản xuất tới 83% nhu cầu của họ (2004), Áo sản xuất 67% số điện quốc gia bằng sức nước (hơn 70% nhu cầu của họ). Canada là nước sản xuất điện từ năng lượng nước lớn nhất thế giới và lượng điện này chiếm hơn 70% tổng lượng sản xuất của họ.
Ngoài một số nước có nhiều tiềm năng thủy điện, năng lực nước cũng thường được dùng để đáp ứng cho giờ cao điểm bởi vì có thể tích trữ nó vào giờ thấp điểm (trên thực tế các hồ chứa thủy điện bằng bơm – pumped-storage hydroelectric reservoir - thỉnh thoảng được dùng để tích trữ điện được sản xuất bởi các nhà máy nhiệt điện để dành sử dụng vào giờ cao điểm). Thủy điện không phải là một sự lựa chọn chủ chốt tại các nước phát triển bởi vì đa số các địa điểm chính tại các nước đó có tiềm năng khai thác thủy điện theo cách đó đã bị khai thác rồi hay không thể khai thác được vì các lý do khác như môi trường.
Ưu điểm: Lợi ích lớn nhất của thủy điện là hạn chế được giá thành nhiên liệu. Các nhà máy thủy điện không phải chịu cảnh tăng giá của nhiên liệu hóa thạch như dầu mỏ, khí thiên nhiên hay than đá, và không cần phải nhập nhiên liệu. Các nhà máy thủy điện cũng có tuổi thọ lớn hơn các nhà máy nhiệt điện, một số nhà máy thủy điện đang hoạt động hiện nay đã được xây dựng từ 50 đến 100 năm trước. Chi phí nhân công cũng thấp bởi vì các nhà máy này được tự động hoá cao và có ít người làm việc tại chỗ khi vận hành thông thường.
Các nhà máy thủy điện hồ chứa bằng bơm hiện là công cụ đáng chú ý nhất để tích trữ năng lượng về tính hữu dụng, cho phép phát điện ở mức thấp vào giờ thấp điểm (điều này xảy ra bởi vì các n