درسنامه آموزشی کاربرد فناوری‌های نوین کلاس یازدهم

کاربردهای نوین گرمای خورشید در زندگی روزمره چیست؟

چگونه با خورشید، شب را هم روشن کنیم؟

کاربردهای نوین زباله‌ها و ضایعات کشاورزی را می‌دانید؟

چگونه می‌توان جریان باد را در زندگی به خدمت گرفت؟

وجود مناطق آتشفشانی چه ظرفیت‌هایی را برای کشور ایجاد می‌کند؟

انرژی‌های تجدیدپذیر

امروزه انرژی فسیلی مقدار زیادی از سبد سوختی دنیا را تأمین می‌کند. با توجه به اینکه منابع انرژی فسیلی با سرعت فوق العاده‌ای مصرف می‌شوند، در آینده‌ای نه چندان دور چیزی از آن‌ها باقی نخواهد ماند. نسل فعلی وظیفه دارد به آن دسته از منابع انرژی که عمر و پتانسیل زیادی دارند و اساساً تجدیدپذیر هستند روی آورده و دانش خود را برای بهره‌برداری از آن‌ها گسترش دهد. انرژی‌های نو الزاماً به معنای انرژی‌های جدید نیست و از قرن‌ها پیش بشر از آن استفاده کرده است. پیدایش آتش توسط انسان که مثالی از انرژی زیست توده است و یا گرمایش توسط پرتوی خورشید، شاید از نخستین کاربردهای انرژی‌های نو بوده‌اند؛ اما مقصود اصلی از کلمه نو به معنی «نو شونده» است. ویژگی مهم این نوع انرژی ها تجدید پذیر بودن و از بین نرفتن آن‌ها در چرخۀ طبیعت است. انرژی‌های نو انواع مختلفی دارد که مهم‌ترین آن‌ها به شرح زیر است:

انواع انرژی‌های تجدیدپذیر

بخش اول: انرژی خورشیدی

انرژی خورشیدی، منبع اصلی تمامی انرژی‌های موجود در زمین است. این انرژی به صورت مستقیم و غیرمستقیم می‌تواند به اشکال دیگر انرژی مانند انرژی گرمایی و الکتریسیته تبدیل شود. بدیهی است پس از تبدیل گرمای خورشید به انرژی الکتریکی تبدیل به انواع دیگر انرژی به سادگی امکان‌پذیر است. به علاوه با بهره‌گیری از این انرژی، آلودگی محیط‌زیست به حداقل می‌رسد.

انرژی خورشید به عنوان یک منبع انرژی از امیدهای آیندگان است.

فناوری‌های استفاده از انرژی‌های خورشیدی

در حال حاضر کاربرد انرژی خورشیدی در سیستم‌های مختلف، به دو صورت کلی می‌باشد:

استفاده مستقیم از انرژی حرارتی خورشید

انرژی حرارتی خورشید در ابعاد غیر نیروگاهی (خانگی و صنعتی) و نیروگاهی به‌وسیلۀ سامانه‌های مختلفی بهره‌برداری می‌شوند.

تقسیم‌بندی روش‌های استفاده از انرژی خورشید

کاربردهای غیرنیروگاهی سیستم حرارتی خورشیدی آب‌گرم‌کُن خورشیدی (صفحه خورشیدی): در کاربردهای غیر نیروگاهی خورشیدی آب‌گرم‌کُن‌ها اصلی‌ترین سیستم مورد استفاده می‌باشند. بخش اصلی آب‌گرم‌کُن خورشیدی، صفحات خورشیدی جاذب (Collector) است که به وسیلۀ تابش خورشید گرم شده و حرارت خود را به یک سیال جذب کننده منتقل می‌کند. رنگ این صفحات همیشه تیره انتخاب می‌شود و دارای پوشش خاصی است که بتواند ضریب جذب انرژی را به حداکثر و ضریب پخش را به حداقل برساند.

آب شیرین‌کن خورشیدی

اصول کار آب شیرین‌کنِ خورشیدی، ساده است. در این دستگاه سرپوش شیشه‌ای در سطح فوقانی، سهم مهمی در عملکرد دستگاه دارد.آب با اثرگلخانه‌ای گرم شده و پس از میعان بر روی شیشه، در مخزنی جمع‌آوری می‌شود.

در حال حاضر تأسیسات آب شیرین‌کن با سوخت حرارتی، یکی از پرمصرف‌ترین تأسیسات حرارتی در دنیا هستند و به دلیل هزینه‌های بالای آن، جز در مناطق خاص، کمتر کاربرد عمومی پیدا کرده‌اند.

خشک‌کن خورشیدی

عملکرد خشک‌کن‌های خورشیدی بدین ترتیب است که مواد خشک شدنی به‌طور مستقیم و یا غیرمستقیم از انرژی حرارتی خورشید استفاده می‌کنند.

خشک‌کن مستقیم: کاربرد آن آسان و ارزان است ولی در این سیستم راهی برای کنترل درجه حرارت وجود ندارد، در این روش اگر سبزی‌ها و میوه‌ها زیاد در معرض تابش خورشید باشند تغییر رنگ داده و مقدار زیادی از ویتامین‌های خود را از دست می‌دهند.

خشک‌کن غیرمستقیم: در این روش درجه حرارت قابل کنترل است و مواد غذایی به‌طور مستقیم با اشعه خورشید در تماس نیستند. در نتیجه رنگ آن‌ها ثابت می‌ماند. در این وسیله با عبور هوای گرم شده توسط خورشید از درون محفظه، آب داخل محصولات تبخیر شده و هوای مرطوب از قسمت هواکش خارج می‌شود.

اجاق خورشیدی: اصول کار اجاق خورشیدی، جمع‌آوری پرتوهای مستقیم خورشید در یک نقطۀ کانونی و افزایش دما در آن نقطه است.

امروزه طرح‌های متنوعی از اجاق‌های خورشیدی وجود دارد که دو نمونۀ آن‌ها شلجمی و جعبه‌ای می‌باشد.

کوره خورشیدی: کوره خورشیدی معمولا با استفاده از تعداد زیادی آینه، پرتوهای نور خورشید را جمع‌آوری کرده و مجموعه آن‌ها را بر روی کوره می‌تاباند.

در شکل بزرگ‌ترین کوره خورشیدی جهان در کشور فرانسه، با دمای کانونی 3800 درجه سانتی‌گراد مشاهده می‌شود.

روش‌های نیروگاهی استحصال انرژی خورشیدی

از انرژی حرارتی خورشیدی در نیروگاه‌ها برای تولید الکتریسیته استفاده می‌شود. در این روش ابتدا انرژی خورشید به یک سیال با ظرفیت حرارتی بالا منتقل شده و سپس در مبدل‌های حرارتی گرمای این سیال به سیال عامل دیگری منتقل شده و در نهایت این انرژی حرارتی در یک سیکل بخار تبدیل به انرژی الکتریکی می‌شود. دو نوع از این سیستم‌ها در تصویر مشخص است.

سیستم‌های فتوولتائیک

عبارت فتوولتائیک (Photovoltaic) به معنای تولید الکتریسیته از نور است. در این روش با به کارگیری سلول‌های خورشیدی، انرژی حرارتی خورشید مستقیماً و بدون استفاده از سازوکارهای محرک به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود.

اصول کار یک سلول خورشیدی (فتوولتائیک)

سلول‌های خورشیدی از نوع نیمه رسانا می‌باشند که از سیلسیوم یعنی دومین عنصر خورشیدی فراوان پوسته زمین ساخته می‌شوند. وقتی نور خورشید به یک سلول خورشیدی می‌تابد، به الکترون‌های آن انرژی بیشتری می‌بخشد. بدین ترتیب بین دو الکترود منفی (سیلیکون نوع n) و مثبت (سیلیکون نوع p) سلول خورشیدی اختلاف پتانسیل بروز کرده و این امر موجب جاری شدن جریان بین آن‌ها می‌شود.

معایب و عوامل محدودکنندۀ استفاده از انرژی خورشیدی

سلول‌های خورشیدی آثار مخرب زیست‌محیطی بسیار کمی دارند؛ زیرا هنگام بهره‌برداری هیچ ماده آلاینده یا رادیواکتیوی در جو یا منابع آبی منتشر نمی‌شود و آلودگی صوتی نیز ندارند.

از معدود اشکالات آن‌ها اشغال فضای زیاد به نسبت انرژی تولیدی آن‌ها است. (تقریبا به ازای هر کیلو وات، 15 مترمربع) مسئله دیگر سایۀ این سلول هاست که ممکن است روی زندگی جانوری و گیاهی تأثیر داشته باشد. تأثیر زیبایی شناختی این سلول‌ها نیز سلیقه‌ای است و می‌توان با طراحی مناسب از تأثیر نامطلوب آن کاست. دفع باتری‌های ذخیره کننده انرژی و سلول‌های کهنه ممکن است به دلیل وجود مواد سمی، آثار زیست‌محیطی داشته باشد که باید پیش‌بینی‌های مناسب برای بازیافت آن صورت پذیرد.

به‌طور کلی دلایل فنی، اقتصادی، فرهنگی، اجتماعی و آموزشی بی‌شماری وجود دارند که سهم انرژی خورشیدی در ربع قرن پیش‌رو را محدود می‌سازند. از مهم‌ترین موانع، یارانه‌ای است که به‌خصوص در کشورهای غنی از منابع فسیلی به سوخت‌های فسیلی تعلق می‌گیرد و سرمایه‌گذاری در بخش خورشیدی را با تردید مواجه می‌کند. به این ترتیب کاهش قیمت تجهیزات استحصال انرژی خورشیدی تنها راه عمومی شدن آن‌ها خواهد بود.

بخش دوم: انرژی باد

دریافت تشعشعات خورشید توسط زمین، موجب گرم شدن هوای اتمسفر شده و به همین دلیل، هوا به سمت بالا حرکت می‌کند. شدت این گرما در استوا جایی که خورشید عمود می‌تابد بیشتر از هوای اطراف قطبین جایی که زاویۀ تابش خورشید تند است و هوای اطراف قطبین نسبت به هوای استوا کمتر گرم می‌شود. چگالی هوا با افزایش دما کاهش پیدا می‌کند. بنابراین هوای سبک‌تر استوا به سمت بالا حرکت کرده و در اطراف پخش می‌گردد. این عمل موجب افت فشار در ناحیه استوا شده و موجب می‌گردد هوای سرد از قطبین به سمت استوا جذب شود.

در زمان تابش نور خورشید، هوای روی سرزمین‌های خشک سریع‌تر از هوای روی دریاها و آب‌ها گرم می‌شود. هوای گرم روی خشکی بالا رفته و هوای خنک‌تر و سنگین‌تر روی آب، جای آن را می‌گیرد. این فرایند بادهای محلی را می‌سازد. این به آن معناست که در روز، از سمت دریا به سمت ساحل باد می‌وزد. در شب، از آنجا که هوا روی خشکی سریع‌تر از هوای روی آب خنک می‌شود، جهت باد برعکس می‌شود. بنابراین باد به علت تابش غیر یکنواخت خورشید به سطح زمین به‌وجود می‌آید.

در زمان‌های گذشته دریانوردان از انرژی باد برای به حرکت در آوردن کشتی‌ها و آسیاب‌های بادی بهره می‌گرفتند. با پیشرفت علم در جهان، کاربردهای قدیم انرژی بادی کم رنگ‌تر شده است و انرژی مورد نیاز کشتی‌ها و آسیاب‌ها از برق تأمین می‌شود. امروزه از انرژی باد برای به چرخش درآوردن توربین‌های بادی استفاده و به‌وسیلۀ آن‌ها برق تولید می‌شود.

انواع توربین‌های بادی جدید و ویژگی‌های آن

- وابسته نبودن به جهت باد - امکان نصب ژنراتور و جعبه‌دنده روی زمین

- راندمان بالاتر - توانایی کار با سرعت‌های پایین باد - هزینه نصب بالاتر

اجزای توربین بادی با محور افقی

اجزای اصلی توربین بادی با محور افقی شامل روتور، برج، سیستم انتقال قدرت، ژنراتور و سیستم کنترل می‌باشد که در شکل زیر نشان داده شده است.

مزایای انرژی باد:

1- نیاز نداشتن توربین‌های بادی به سوخت که موجب می‌شود ازمیزان مصرف سوخت‌های فسیلی کاسته شود؛
2- استفاده از انرژی باد کاملاً رایگان می‌باشد؛
3- قیمت انرژی حاصل از باد، در بلند مدت، در مقایسه با سایر انرژی‌های نو پایین است؛
4- استفاده از انرژی باد آلودگی زیست‌محیطی ایجاد نمی‌کند؛
5- برای نصب نیروگاه بادی، زمین زیادی نیاز نیست.

بخش سوم: انرژی زمین‌گرمایی

لغت «زمین‌گرمایی» ترجمه کلمه لاتین ژئوترمال (Geothermal) است. در زبان یونانی کلمه ژئو (Geo) معنای زمین و کلمه ترمال (Thermal) به معنای گرمایی است.

انرژی زمین‌گرمایی، به روشی از استحصال انرژی می‌گویند که در آن از گرمای درون زمین برای تولید یا استخراج آب داغ، به حرکت درآوردن توربین‌های بخار و در نتیجه تولید برق استفاده می‌شود. معمولاً مناطقی با پتانسیل استحصال انرژی زمین‌گرمایی، چشمه‌های آب‌گرم جوشان دارند.

در عمق پوستۀ زمین، دما به شدت بالاست. منبع این گرما لایه‌ای از سنگ‌های مذاب به نام «ماگما» در هستۀ خارجی زمین هستند. ماگما در دمایی بین 1200 تا 1800 درجه سانتی‌گراد پدید می‌آید، اما هسته خارجی زمین دمایی حدود 4000 تا 5000 درجه سانتی‌گراد دارد که تقریباً از سطح خورشید هم داغ‌تر است. ( دمای سطح خورشید از 3700 تا 6200 درجه متغیر است.) انرژی موجود در این لایه، منبع انرژی زمین‌گرمایی است. در شکل‌های زیر نام و ضخامت دمای لایه‌های مختلف زمین را ملاحظه می‌کنید.

انرژی زمین‌گرمایی منبعی نامحدود، مطمئن و اقتصادی است که به دلیل تولید اندک گازهای گلخانه‌ای یک انرژی پاک محسوب می‌شود. در 95 درصد موارد منبعی مطمئن برای تولید نیرو به‌شمار می‌رود و به دلیل قطع وابستگی به سوخت‌های فسیلی موجب رشد اقتصادی کشورها می‌شود.

بخش‌هایی از زمین که دارای انرژی زمین‌گرمایی هستند با رنگ قرمز مشخص شده‌اند.

امروزه با ابزار و روش‌های علمی می‌توان محل مناسب استخراج انرژی زمین‌گرمایی را شناسایی و با حفاری چند کیلومتری به بخار و آب داغ دسترسی پیدا کرد. شکل بالا مناطقی از کره زمین با پتانسیل زمین گرمایی را نشان می‌دهد.

در شکل زیر مناطقی که در ایران پتانسیل انرژی زمین گرمایی دارند را مشاهده می‌کنید.

مناطق مناسب برای انرژی زمین‌گرمایی

به طور کلی مناطقی از زمین که سه ویژگی مهم زیر را داشته باشند پتانسیل خوب؛ برای بهره‌برداری از انرژی زمین‌گرمایی هستند: (1- منبع حرارتی، 2- سیال حد واسط و 3- محیط متخلخل)

1- منبع حرارتی: مواد مذاب یا سنگ‌های داغ مجاور آن‌ها (به‌عنوان منبع حرارتی) باید به گونه‌ای نزدیک به سطح زمین قرار گرفته باشند که موجب گرم شدن آب‌های نفوذی شوند تا بتوان با حفاری چاه‌های تولیدی و استخراج سیال گرم به حرارت مطلوب رسید؛

2- سیال حد واسط: برای انتقال حرارت منبع حرارتی به سطح زمین وجود آب لازم است. آب‌های جوی، آب‌های ماگمایی و فسیل از جمله سیالات انتقال دهندۀ حرارت در یک سیستم زمین‌گرمایی هستند.

3- محیط متخلخل: یعنی لایه‌های مختلف زمین خلل و فرج‌های زیادی داشته باشند تا آب‌های سطحی و نزولات جوی به خوبی در زمین نفوذ کند.

بهره‌برداری از انرژی زمین‌گرمایی به دو روش امکان‌پذیر است.

کاربرد مستقیم انرژی زمین‌گرمایی به معنی بهره‌برداری بدون واسطه از انرژی حرارتی سیالِ زمین‌گرمایی است.

در این روش دمای آب گرم، کمتر از 150 درجه سانتی‌گراد می‌باشد و برای موارد زیر استفاده می‌شود. با توجه به نوع کاربری، دمای آب گرم مورد استفاده متفاوت است که برای تنظیم دمای آب می‌توان آن را با آب سرد مخلوط کرد.

در کاربرد غیرمستقیم، انرژی حرارتی سیال زمین‌گرمایی توسط فرایندهایی به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود.

محدودیت‌های نیروگاه‌های زمین‌گرمایی و مشکلات زیست‌محیطی آن‌ها

احتیاج به منابع با دمای بالا	حداقل ظرفیت 100 کیلو وات
هزینه سرمایه‌گذاری بالا	مصرف برق زیاد در خود نیروگاه

بخش چهارم: انرژی زیست‌توده

زیست‌توده ترجمۀ لغت انگلیسی بایومس (Biomass) می‌باشد و شامل کلیۀ اجزای قابل تجزیۀ زیستی از محصولات، پسماندها و زائدات کشاورزی (شامل مواد گیاهی و دامی)، جنگل‌ها و صنایع وابسته و همچنین فاضلاب‌ها و زباله‌های صنعتی و شهری می‌باشد. منشأ منابع فسیلی نیز منابع زیست‌توده می‌باشد ولی تفاوت آن‌ها در این است که منابع فسیلی از منابع زیست‌توده که در گذشتۀ بسیار دور زنده بوده‌اند (ده‌ها میلیون سال پیش) - تحت شرایط فشار و دمای خاص حاصل شده‌اند.

از نقطه نظر تاریخی استفاده از انرژی زیست‌توده به ابتدایی‌ترین دوره‌های تاریخ بازمی‌گردد. از زمانی که آتش شناخته شد، انسانِ نخستین همواره چوب و برگ خشک درختان را به‌عنوان سوخت استفاده کرده و این چرخه تا قرن حاضر نیز ادامه داشته است.

زیست‌گاز

«زیست‌گاز» که به آن «گاز مرداب» نیز گفته می‌شود، یکی از عمده‌ترین حامل‌های انرژی ناشی از فرآوری منابع زیست‌توده می‌باشد. بیوگاز در اثر تخمیر فضولات گیاهی و جانوری، دور از اکسیژن و در اثر فعالیت باکتری‌های بی‌هوازی تولید می‌شود که حدود 60 درصد از آن را متان (${{CH}_{4}}$) که یک گاز قابل اشتعال است، تشکیل می‌دهد. بقیۀ آن شامل حدود 30 درصد کربن دی‌اکسید (${{CO}_{2}}$) و درصد کمی از گازهای ازت اکسیژن، هیدروژن و هیدروژن سولفید (${{H}_{2}}S$) و رطوبت است. محصول جانبی و پس‌ماندۀ این فرایند هم کمپوست  یا کودآلی مرغوب است که به دلیل غنی بودن ازت آن در کشاورزی ارزش و کاربرد خوبی دارد و می‌توان از آن به جای کودهای تجاری استفاده کرد. این گاز بویی قابل تشخیص (مانند تخم مرغ گندیده) دارد و نسبت به هوا سبک‌تر است.

منابع زیست‌توده

منابع اولیۀ تولید بیوگاز:

1- زائدات و بقایای محصولات کشاورزی، باغبانی و جنگلی؛
2- فضولات دامی؛
3- پسماندهای تجزیه‌پذیر شهری؛
4- فاضلاب‌های شهری.

انواع فناوری‌های تبدیل زیست‌توده به انرژی

در قرن‌های پیشین انسان تنها از زیست‌توده، به‌عنوان سوخت و منابع گرما، استفاده می‌کرد. از حدود یک قرن پیش توانست از برخی انواع زیست‌توده (نظیر کنجاله ذرت) اتانول و برق تولید کند. با پیشرفت فناوری در چند دهۀ اخیر، بشر توانست از این منبع غنی، زیست‌گاز، انواع کودهای شیمیایی و سایر فراورده‌های آلی را به‌دست آورد.

دستگاه زیست‌گاز (Biogas)

دستگاهی است که می‌تواند تحت شرایط ویژه، مواد فسادپذیر گیاهی، حیوانی و یا انسانی را در مخزنی که محفظه تخمیر نامیده می‌شود تجزیه نموده و در نتیجۀ یک سلسله عملیات شیمیایی و بیوشیمیایی قسمتی از مواد آن را که کاملا تحت تأثیر عکس‌العمل‌های بیولوژیکی واقع می‌شوند به زیست‌گاز تبدیل کند.

نتایج اصلی دستگاه‌های زیست‌گاز در سه قسمت اساسی خلاصه می‌شود:

1- تولید گاز متان برای سوخت‌وسوز، روشنایی و تبدیل به انرژی مکانیکی و الکتریکی؛

2- تهیه کود مناسب و بهداشتی نظیر فسفر، پتاسیم و به‌ویژه ازت و هوموس (Humus) که در مقایسه با کودهای دیگر بسیار قوی بوده و از تخم‌گذاری بسیاری از انگل‌ها و بذر علف‌های هرز جلوگیری می‌کنند؛

3- کنترل آلودگی‌های زیست‌محیطی. این دستگاه با متمرکز کردن فضولات انسانی و حیوانی در عمل تخمیر، از پراکندگی مواد در محیط جلوگیری می‌کند، از این‌رو روشی بسیار ارزان و مناسب برای تصفیۀ این گونه مواد به‌شمار می‌رود.

مواد آلی را در حوضچۀ ورودی، به نسبت تقریباً مساوی با آب مخلوط می‌کنند تا رقیق شوند، آنگاه این مواد را از طریق لوله‌ای به مخزن تخمیر منتقل می‌کنند. در این مخزن با انجام فعل و انفعالات شیمیایی بی‌هوازی، مجموعه‌ای از باکتری‌ها عملیات تخمیر و تولید گاز متان را انجام می‌دهند و گاز حاصله از قسمت بالایی مخزن (انباره گاز) جمع‌آوری شده و از آنجا به حوضچه و کانال خروجی منتقل می‌شود.

بقایای مواد آلی پس از تخمیر، به‌عنوان کودی مرغوب، در کشاورزی استفاده می‌شود.

اثرات زیست‌محیطی و اقتصادی استفاده از زیست‌گاز

استفاده از زیست‌گاز به جای منابع سوخت فسیلی متداول کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای (نظیر گوگرد دی‌اکسید، اکسیدهای نیتروژن و کاهش انتشار کربن) را در پی دارد و منجر به حفظ منابع سوخت‌های فسیلی می‌شود. تولید این گاز از زیست‌توده به دفع زائدات فاضلاب و زباله‌های شهری کمک می‌کند.

تأثیرات استفاده از این فناوری را در زمینۀ اقتصادی، می‌توان چنین خلاصه کرد:

- ایجاد درآمد از طریق فروش انرژی (زیست‌گاز، برق و حرارت) کود آلی و آب قابل استفاده در کشاورزی و توسعه فضای سبز؛
- جلوگیری از هزینه‌های دراز مدت بعدی نظیر آلودگی آب و خاک؛
- بهینه‌سازی خاک و افزایش بهره‌وری کشاورزی؛
- استحصال و امکان بازیافت مواد قابل بازیافت همراه زباله‌های آلی (نظیر شیشه، کاغذ و پلاستیک)؛
- جلوگیری از توسعه محل‌های دفن زباله؛
- جلوگیری از خروج ارز برای خرید کود شیمیایی و کاهش تقاضا برای سموم دفع آفات.

بخش پنجم: انرژی آبی

نیروگاه برق‌آبی

بیشتر نیروگاه‌های برق - آبی انرژی مورد نیاز خود را از انرژی پتانسیل آب پشت یک سد تأمین می‌کنند. در این حالت مقدار انرژی تولیدی از آب به حجم آب پشت سد و اختلاف ارتفاع بین منبع و محل خروج آب سد وابسته است. در واقع میزان انرژی پتانسیل آب با ارتفاع آن متناسب است. سد کارون 3 در استان خوزستان، یکی از سدهای برق‌آبی بزرگ کشور، در شکل مشاهده می‌شود.

نیروگاه تلمبه ذخیره‌ای

نوعی دیگر از نیروگاه آبی است. وظیفه یک نیروگاه آب تلمبه ذخیره‌ای پشتیبانی شبکه الکتریکی در ساعات اوج مصرف (ساعات پیک) است. این نیروگاه تنها آب را در ساعات مختلف بین دو سطح جابه‌جا می‌کند. در ساعاتی که تقاضا برای انرژی الکتریکی پایین است با پمپ کردن آب به یک منبع مرتفع انرژی الکتریکی را به انرژی پتانسیل گرانشی تبدیل می‌کند. درواقع در این نیروگاه‌ها به جای ذخیره انرژی برق، عامل به‌وجود آورنده آن (که همان انرژی پتانسیل آب در ارتفاع است) ذخیره می‌شود. در زمان اوج مصرف، آب دوباره از مخزن به سمت پایین جاری شده و با چرخاندن توربین آبی موجب تولید برق و رفع نیاز شبکه می‌شود. این نیروگاه‌ها با ایجاد تعادل در ساعات مختلف موجب بهبود ضریب بار شبکه و کاهش هزینه‌های تولید انرژی الکتریکی می‌شوند. سد تلمبه ذخیره‌ای سیاه‌بیشه در استان مازندران نمونه‌ای از این فناوری است.

نیروگاه جزر و مدی

از دیگر انواع نیروگاه‌های آبی می‌توان به نیروگاه‌های جزر و مدی اشاره کرد. همانطور که از نام این نیروگاه‌ها مشخص است، این نیروگاه‌ها نیروی موردنیاز خود را از اختلاف ارتفاع آب در بین شبانه‌روز تأمین می‌کنند. منابع در این دسته از نیروگاه‌ها نسبت به بقیه کاملا قابل پیش‌بینی هستند. این نیروگاه‌ها همچنین می‌توانند در مواقع اوج مصرف به‌عنوان پشتیبان شبکه عمل کنند.

نیروگاه دریایی

امواج در اقیانوس بر اثر باد روی سطح اقیانوس تولید می‌شوند. یکی از انواع این سیستم‌ها به مار دریایی نوسان‌گر یا پلامیس (Pelamis) معروف است. همانطور که در شکل مشخص است، انرژی موج باعث به‌وجود آمدن حرکت نوسانی در توربین‌های استوانه‌ای شناور روی سطح آب شده و تولید برق به همراه دارد.