Η ενέργεια των υδατοπτώσεων ήταν μια από τις πρώτες φυσικές πηγές ενέργειας που εκμεταλλεύτηκε ο άνθρωπος για να παράγει χρήσιμο έργο. Η ενέργεια που αποκτάται από το νερό βασίζεται στον υδρολογικό κύκλο της φύσης. Λόγω του πεδίου βαρύτητας της γης, τα νερά που βρίσκονται στα ψηλότερα σημεία περικλείουν - σε σχέση με κάποιο χαμηλότερο επίπεδο - δυναμική ενέργεια, η οποία μετατρέπεται σταδιακά σε κινητική ενέργεια, καθώς τα νερά ρέουν με κάποια ταχύτητα προς τα κάτω. Το φαινόμενο είναι αντίστοιχο με την κύλιση μιας σφαίρας από ένα επίπεδο Α σε ένα επίπεδο Β, μεταξύ των οποίων υπάρχει υψομετρική διαφορά h.





Ο τύπος για την ισχύ που μπορούμε να πάρουμε από ένα ρεύμα νερού είναι δυνατόν να γραφεί: P = η · α · Q · h
όπου
Ρ: η ισχύς σε kW ή MW
η: ο βαθμός απόδοσης της εγκατάστασης
α: ο συντελεστής για την μετατροπή των μονάδων
Q: η παροχή στην κατάλληλη μονάδα μέτρησης
h: η υψομετρική διαφορά (m) Είναι προφανές σύμφωνα με τα παραπάνω, ότι για να είναι εκμεταλλεύσιμη μια υδάτινη ροή πρέπει το γινόμενο Q · h να έχει κάποια σημαντική τιμή. Αυτό σημαίνει ότι δεν αρκεί να υπάρχει μόνο μια ικανοποιητική παροχή Q, αλλά πρέπει παράλληλα η ροή του νερού να παρουσιάζει κάποια κλίση. Γι'αυτό τον λόγο δεν είναι δυνατή η παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας σε περιοχές επίπεδες, έστω κι αν διασχίζονται από μεγάλα ποτάμια.

Στην συγκεκριμένη προσομοίωση παρατηρούν ότι η παραγόμενη ισχύς που παράγεται στον υδροστρόβιλο επηρεάζεται όχι μόνο από την παρεχόμενη ποσότητα νερού αλλά και από το ύψος του νερού. Εξηγούμε στους μαθητές ότι ο τροχός με τα πτερύγια (υδροστρόβιλος) πάνω στον οποίο πέφτει το νερό μπορεί να κινήσει οποιαδήποτε μηχανή προσαρμοσμένη στον άξονά του (π.χ. μια ηλεκτρογεννήτρια). Οι μαθητές πειραματίζονται αλλάζοντας την ποσότητα του νερού (παροχή νερού) και το ύψος του νερού και παρατηρούν από το διάγραμμα χρόνου-παραγόμενης ισχύος με ποιον τρόπο μεταβάλλεται η ισχύς που παράγεται στον υδροστρόβιλο και καλούνται να καταγράψουν τις απόψεις τους.

Πηγή:  http://ebooks.edu.gr/modules/ebook/show.php/DSGL-C124/54/418,1554/