Energie uit water: de verschillende soorten waterkracht

Waterkracht is een belangrijke bron van energie. Zo’n 15% van de totale elektriciteit in Europa wordt gegenereerd door bewegend water. In Zuid-Amerika wordt zelfs driekwart van de elektriciteit opgewekt door middel van het water. Het grootste gedeelte hiervan wordt opgewekt in waterkrachtcentrales in rivieren, maar waterkracht omvat meer mogelijkheden dan alleen de bekende stuwdammen. Deze review geeft een overzicht van de verschillende manieren waarop elektriciteit uit water kan worden opgewekt, en bespreekt de rol van waterkracht in verschillende Europese landen.

De verschillende soorten centrales

Waterkracht is een verzamelnaam voor verschillende methoden om energie op te wekken uit water. In alle gevallen wordt gebruik gemaakt van ofwel hoogteverschillen, ofwel de stroomsnelheid van het water. De meest voorkomende vorm van waterkracht is een centrale in een (stuw)meer in een bergachtig gebied. Daarnaast wordt elektriciteit uit waterkracht opgewekt in pompcentrales, riviercentrales, en ook op zee dankzij de getijden en golven. Al deze vormen worden hieronder toegelicht.

Waterkrachtcentrale

B - krachtcentrale,

C - turbine,

D - generator,

E - inlaat,

F - leiding,

G - hoogspanningskabels,

H - rivier

Pompcentrale

Een pompcentrale is in feite een manier om elektriciteit op te slaan en vrij te geven wanneer de vraag het grootste is. In de daluren wordt wat opgepompt naar een hoger gelegen reservoir. Tijdens piekuren, wanneer de vraag naar stroom en de prijs hoog is, wordt het water losgelaten en drijft het vallende water turbines aan. Dit principe wordt meestal toegepast in rivieren, maar kan ook op andere plaatsen worden uitgevoerd. In dit kader worden diepe kolenmijnschachten als mogelijkheid genoemd. Gedurende het proces van water oppompen en terugpompen komt ongeveer 70 – 85% van de energie die nodig is voor het oppompen vrij bij het terugstorten van het water. De reden dat pompcentrales toch als nuttig worden beschouwd is omdat zij een relatief goedkoop alternatief vormen voor het opslaan van grote hoeveelheden overproductie van elektriciteit.

Deze centrales kunnen pure pompcentrales zijn, die slechts water tussen twee reservoirs heen en weer verplaatsen. Gecombineerde pompcentrales genereren ook hun eigen elektriciteit zoals conventionele waterkrachtcentrales, gebruikmakend van de natuurlijke beweging van het water.

Riviercentrale

Riviercentrales staan in minder reliëfrijke gebieden en gebruiken de stroming van het water om turbines aan te drijven. Het principe is zeer vergelijkbaar met waterkrachtcentrales. Riviercentrales genereren elektriciteit dankzij grote hoeveelheden langzaam stromend water in vlak terrein zonder grote hoogteverschillen. Een riviercentrale heeft geen waterreserve om de schommelingen in het debiet op te vangen.

Getijden- en golfslagenenergie

Het verschil tussen eb en vloed maakt getijdenenergie mogelijk. Op de meeste plaatsen ter wereld is dit verschil op open zee slechts enkele decimeters. In de buurt van bepaalde kusten zijn trechtervormige inhammen, waarin veel grotere verschillen tussen eb en vloed te zien zijn. Bij vloed wordt het hoogstaande water opgevangen achter een dam, en losgelaten bij eb. Dit proces drijft turbines aan, die elektriciteit opwekken. Wetenschappers in Groot-Brittanie hebben berekend dat een getijdencentrale onder water een capaciteit van 1200 MW kan hebben, blijkens een nieuwsbericht op EnergiePortal. De kosten hiervan zijn echter zeer hoog.

{mospagebreak title=De toepassing van waterkracht in Europa} 

De toepassing van waterkracht in Europa

Zoals in de inleiding al is gemeld, wordt zo’n 15% van de elektriciteit in Europa opgewekt via waterkracht. De regionale verschillen zijn erg groot. Noorwegen (98.8%), IJsland (82.7%), Oostenrijk (62.1%), Zwitserland (54.1%) en Zweden (41.2%) vormen de top vijf wanneer we kijken naar het relatieve marktaandeel van waterkracht in de mix van elektriciteitsgeneratie. In absolute zin zijn ook Frankrijk, Spanje en Italië belangrijke producenten van waterkracht. Onderstaande tabel geeft een overzicht van de generatie van waterkrachtstroom van de grootste Europese producenten in 2004:

Bron: IEA Electricity Information 2005

Waterkracht wordt in het algemeen gezien als een groene vorm van elektriciteit: het is CO₂ neutraal, en er komen geen andere schadelijke stoffen vrij bij de productie. Toch is het belangrijk om waterkracht in het juiste perspectief te beschouwen. Drie kanttekening moeten in dit kader worden geplaatst: 

Conclusie

Waterkracht is een belangrijke vorm van energie in Europa, die een flink deel van de totale elektriciteitsgeneratie voor zijn rekening neemt. Hoewel we geen grote nieuwe stuwdammen kunnen verwachten, bestaan er potentiële nieuwe vormen (getijden- en golfslagenenergie) die in de toekomst van belang kunnen worden. Op de korte en middellange termijn zullen echter voornamelijk wind- en biomassa-energie nodig zijn om aan de groeiende vraag naar duurzame energie te voldoen.

Bronnen 

http://nl.wikipedia.org
http://www.energyquest.ca.gov/story/chapter12.html
http://www.darvill.clara.net/altenerg/wave.htm
http://www.hydro.org/