Waterkracht Benutten: Complete Gids voor Hydroelektrische Energie

Net als andere opwekkingsmethoden produceert waterkracht elektriciteit via generatoren aangedreven door turbines. Deze turbines gebruiken de potentiële energie van vallend of snel stromend water – de hydro-energie – en zetten dit om in mechanische energie. Het is een vorm van hernieuwbare energie die in de vroege 21e eeuw wijd gebruikt wordt. In 2019 stond waterkracht voor meer dan 18% van de wereldwijde opwekkingscapaciteit.

In dit artikel leert u de definitie, toepassingen, diagram, typen, werking, voor- en nadelen van waterkracht. Ook hoe waterkracht werkt.

Wat is waterkracht?

Waterkracht, ook wel hydropower genoemd, is de energie verzameld uit stromend water die omgezet wordt in elektriciteit of gebruikt om machines aan te drijven. De elektriciteit komt van generatoren aangedreven door turbines. In de werking van het systeem wordt de potentiële energie van vallend of snel stromend water omgezet in mechanische energie.

In de vroege 21e eeuw is hydropower hoogst gebruikt als hernieuwbare energie en stood in 2019 voor meer dan 18% van de wereldwijde opwekkingscapaciteit. Hydropower berust op de watercyclus die in drie stappen verloopt: zonnewarmte laat water op rivieren, meren en oceanen verdampen. Ten tweede condenseert waterdamp tot wolken en valt als neerslag: regen, sneeuw of dauw. Ten derde verzamelt de neerslag in stromen en rivieren die in oceanen en meren uitmonden, waar het verdampt en de cyclus herhaalt.

Toepassingen van waterkracht

De toepassingen van waterkracht zijn breed omdat elektriciteit een basisbehoefte is. Hydropower bestaat al eeuwen, gebruikt voor molenwielen en vroege industriële machines. Duizenden jaren geleden werd het gebruikt om peddelwielen in rivieren te draaien en graan te malen. Vandaag genereert hydropower elektriciteit. De VS produceert meer elektriciteit uit hydropower dan uit enige andere hernieuwbare bron. Hieronder veelvoorkomende toepassingen in geavanceerde landen:

• Voor opwekking van schone elektriciteit – het primaire gebruik.
• Voor zakelijke voordelen: hydro-locaties zijn goede plekken voor grote productiefaciliteiten door goedkope, overvloedige energie.
• Een ander goed gebruik: recreatieve faciliteiten voor het publiek zoals zwemmen, vissen, varen.
• Hydropower wordt ingezet in watermanagement en overstromingsbeheer.
• Het systeem stelt irrigatie voor landbouw in staat.

Diagram van hydropower-energie:

Typen waterkracht

Er zijn drie typen waterkracht met verschillende ontwerpen. Sommige centrales gebruiken dammen, anderen niet. Hieronder de diverse typen hydrocentrales:

Opstuwmeer (Impoundment):

Deze typen hydrocentrales zijn veelvoorkomend; het is een opstuwfaciliteit, typisch met een groot hydropowersysteem. Het gebruikt een dam om rivierwater op te slaan in een reservoir dat door een turbine stroomt om te draaien. De turbinenaas roteert een generator voor elektriciteit. Water wordt soms afgelaten om elektriciteitsvraag te voldoen of een constant reservoirpeil te handhaven.

Afleiding (Diversion):

Een afleidingscentrale wordt soms 'run-of-river' genoemd. De faciliteit leidt een deel van een rivier via een kanaal of drukleiding. Het kan een dam gebruiken of niet.

Opgeslagen water (Pumped storage):

Deze typen hydrocentralen werken als een batterij, opslag van elektriciteit net als bij wind en zonne-energie. De energie wordt opgeslagen door water omhoog te pompen naar een reservoir op hogere hoogte van een tweede reservoir op lagere hoogte. Bij lage elektriciteitsvraag wordt water van een lager naar een hoger reservoir gepompt, wat energie opslaat. Bij hoge vraag wordt water terug naar het lagere reservoir gelaten, wat de turbine draait die elektriciteit genereert.

Hydroelektrische centrales zijn in diverse maten beschikbaar:

Grote hydropower – faciliteiten met capaciteit boven 30 megawatt (MW).

Kleine hydropower – projecten die 10 MW of minder opwekken. Tenslotte,

Micro hydropower – capaciteit tot 100 kilowatt. Een kleine of micro-hydrocentrale kan voldoende elektriciteit produceren voor een huis, boerderij, ranch of dorp.

Werking van waterkracht

In de werking van waterkracht wordt water ontvangen of opgeslagen op een hogere hoogte en via grote buizen of tunnels (drukleidingen) naar een lagere hoogte geprojecteerd. Het verschil in hoogte heet de valhoogte. Een turbine bevindt zich aan het einde van de dalbuizen, die roteert door het vallende water. De turbine drijft generatoren aan, die de mechanische energie van de turbine omzetten in elektriciteit. Transformators zetten de wisselspanning geschikt voor de generator om in een hogere spanning voor langeafstandstransport.

Bekijk de video hieronder voor meer over de werking van hydropower:

Voor- en nadelen van waterkracht

Voordelen:

Hieronder de voordelen van hydropower in toepassingen.

• De energiebron is schoon.
• Het is milieuvriendelijk.
• Het werkt zonder brandstof.
• Waterkracht is een eigen energiebron.
• De energie berust op de watercyclus.
• Het is hernieuwbaar.
• Meeste hydrofaciliteiten kunnen snel van nul naar maximum output.
• Waterkracht biedt essentiële reservekracht bij grote stroomuitvallen.
• Hydropower reguleert overstromingen, irrigatie en watervoorziening.

Nadelen:

Ondanks de uitstekende voordelen zijn er beperkingen. Hieronder de nadelen van hydropower.

• Vispopulaties kunnen beïnvloed worden als ze niet upstream kunnen migreren voorbij opstuwdammen naar kwelplekken of niet downstream naar de oceaan.
• Onderhoud van hydrocentrales kan arbeidsintensief zijn.
• Waterkwaliteit en -stroom kunnen beïnvloed worden.
• Hydrocentrales kunnen lage opgeloste zuurstofwaarden in het water veroorzaken.
• Hydrocentrales kunnen beïnvloed worden door droogte.
• Zonder water kan hydropower geen elektriciteit produceren.
• Nieuwe hydrofaciliteiten beïnvloeden de lokale omgeving.

Conclusie

Waterkracht is de energie verzameld uit stromend water die omgezet wordt in elektriciteit of gebruikt om machines aan te drijven. De elektriciteit komt van generatoren aangedreven door turbines. Hydropower bestaat al eeuwen voor molenwielen en vroege machines. De VS produceert meer elektriciteit uit hydropower dan enige andere hernieuwbare bron. Dit was het voor dit artikel over definitie, toepassingen, diagram, typen, werking, voor- en nadelen van waterkracht.

Ik hoop dat u er veel aan heeft gehad; deel het graag met andere studenten. Bedankt voor het lezen, tot de volgende keer!