ウォーターテクノロジーには、海や淡水を使って電気や熱エネルギーを得るさまざまなシステムがあります。 最も身近な水力発電は、水の力でタービンを回し、発電機を動かして電気をつくります。 水力発電をはじめとする水利用技術は、燃料が水循環によって自然に補充されるため再生可能であり、気候変動の原因となる化石燃料の燃焼に代わるクリーンな技術である。 水力発電は、天然ガスや石炭などの燃料を燃やす発電所とは異なり、発電のための燃料を購入する必要がありません。 5832>

世界では、水力発電は発電量の約15パーセントを占めています。 2014年、米国の水力発電所は約101,000メガワット（MW）の容量を持ち、米国における全エネルギーの6％、再生可能電力の48％を生産している。 大規模ダムの適地は、米国をはじめ世界的にほとんど開発されていますが、現在発電能力のない既存のダムに水力発電システムを設置したり、河川、潮間帯、外洋で他の水エネルギー技術を利用する機会は多くあります。 米国エネルギー省による2012年の2つの研究によると、現在発電していない既存のダムで12,000MWの追加容量を提供することができ、波や潮流を利用したものを含む新しい設備が建設されれば、2030年までに米国の電力の15％を水力発電で賄える可能性があります（これに対して、米国は10％以上の発電量を提供しています）。

川

ダム

主要な川にある大きな水力発電ダムは、水エネルギーの最も発達した発電機である。 揚水発電所や貯水池発電所は、貯水池に水を貯め、川の流れが緩やかになったときやエネルギー需要がピークに達したときに放水して利用するものである。 これにより、信頼性の高いベースロード発電が可能になる。 ネバダ州のフーバーダムやワシントン州のグランドクーリーダムは、こうした大規模施設の一例である。 大型ダムはまた、灌漑、洪水制御、レクリエーションなど複数の社会的ニーズを満たす。

貯水池プラントにはいくつかの欠点がある。 研究によると、北方および熱帯気候の大規模貯水池は、化石燃料発電所と同程度の温室効果ガスを排出することが示唆されている。 浸水した植物は分解され、メタンと二酸化炭素をダムの寿命が始まったときに大量に放出し、ダムの使用期間中はより少ない量で継続するのです。 さらに、水温、溶存酸素、その他の栄養素の変化、川の生態系への悪影響、川の流れの変化によるコミュニティの移動、森林破壊、洪水、浸食につながる川岸の不安定化などの影響もあります。 水力発電は、気候変動の影響を受けやすい。 氷河の融解、積雪の急速な融解、または雪から雨への降水パターンの変化が、川の流れを大きく変える可能性があります。
河川改修

河川改修プラントには貯水施設がありませんが、低水位ダムを使って取水面とタービンとの差を大きくする場合があります。 この場合、自然の川の流れで発電を行い、川のサイクルによって発電量が変動する。 流水式発電は大規模な発電にも対応できるが、一般的には30MW以下の容量で、個々のコミュニティーに電力を供給するために適用されている。 中国の農村部で普及している発電方式だが、米国を含む多くの地域で応用が期待されている。
電流

電流発電は、風力タービンに似ていますが、水中で機能します。 水は空気より密度が高いので、一定の速度で動く水は、同等の風速で発生する電力よりはるかに多くの電力を生み出します。 しかし、タービン自体の強度が必要なため、より高価になります。 現在のタービンが環境に与える影響は明らかではない。 魚の個体数に害を与える可能性があるが、魚に安全なタービンが開発されている。

米国には、電流発電の可能な場所が多くあり、ニューヨークのイースト川やサンフランシスコ湾など、いくつかのプロジェクトが進行中である。 連邦エネルギー規制委員会は2012年に米国初の商業用潮流エネルギー試験プロジェクトのライセンスを発行した。 この10年間のライセンスにより、イーストリバー（ルーズベルト島潮力発電）プロジェクトは、1MWを発電する30基のタービンの建設に向けて動き出しました。

Oceans

Tidal Barrage

海の潮力は、潮によって生じる予測できるエネルギーのサイクルを利用する。 防潮堤は、大規模な水力発電の貯水池ダムに似た働きをしますが、湾や河口の入り口に設置されます。 湾内に溜まった水は、潮流発電所のタービンから放出され、発電される。 経済的に機能させるためには、満潮と干潮の幅が10フィート程度と十分に大きいことが必要である。 そのため、北欧やアメリカ西海岸に最適な候補地がある。 フランスのLa Ranceでは、1967年から240MWの潮流発電が稼動している。
潮流

河川流技術と同様に、海底に固定されたタービンや海流の経路にあるブイに吊り下げられたタービンを使って発電することができます。 この技術は開発段階ですが、米国では、メイン湾、ノースカロライナ州、太平洋岸北西部、フロリダ州沖のメキシコ湾流などが候補地となっています。
波

風が海の表面を移動すると、エネルギーが水に伝わり、波が発生します。 大きさや速さはさまざまですが、波は予測可能で、常に発生しています。 米国の沿岸水域だけでも、年間の波エネルギーの合計は2,100テラワット時です。

波エネルギーを電気に変換するために、さまざまな技術がテストされています。 ほとんどのシステムは、波の表面でエネルギーを捕捉するか、表面直下の圧力差を利用しています。 これらのシステムは、波のうねりを利用して圧力を発生させ、油圧ポンプや加圧空気を動かし、その結果、発電機が動きます。 波力発電の環境への影響は完全にはわかっていませんが、最小限であり、場所によって異なると考えられています。

波力発電に最も適した場所は、強い風の流れがある海域です。 これらの海域は、緯度30度から60度の間、嵐の頻発する極域、赤道貿易風に近い地域、大陸の西海岸などである。 洋上エネルギーファームのための風と波のハイブリッド技術は現在開発中である。
海洋温度差発電

海洋温度差発電（OTEC）は、暖かい表層水から発生する蒸気を利用して発電タービンを回転させるものである。 冷たい海洋深層水で蒸気を凝縮し、水に戻して再利用する。 表層水と深層水の間に36°Fの温度差が必要である。 熱帯の島々などが候補地となる。 海洋温度差発電は開発初期段階にあり、深層水を地上の発電ステーションに送るコストが高いため、費用対効果はまだ高くない。 海洋温度差発電は、海洋温度差発電システム（下記参照）と組み合わせることが可能である。 さらに、栄養豊富な深層水は、養殖を助けることができる。
海洋/湖沼温度差発電

発電に加えて、水は直接熱エネルギーとして使用することもできます。 湖や海からの水は、建物の空調に利用できます。 冷たい深層水を利用して真水を冷却し、閉管システムで建物内を循環させることで、従来の方法よりも低コストで空調を行うことができる。 使用済みの水は海や湖に戻し、循環させる。 深海の冷たい水は、華氏39度から45度で、海岸に近い場所でなければ経済的ではありません。 海洋温度差発電の例は、ハワイ（海洋温度差発電施設と併設）やトロント（オンタリオ湖の水を都心の建物の空調に利用）で見られる。

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水力発電

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