Duurzame energie

Waterkracht

Waterkracht is de grootste bron van duurzame energie wereldwijd. Het is tevens één van de oudste methoden om energie op te wekken.

In dit dossier kom je erachter:

Wat waterkracht precies is en hoe het wordt gebruikt om energie op te wekken
Wat de voor- en nadelen zijn van waterkracht
Wat de ontwikkeling van waterkracht is in Nederland

Wat is waterkracht?

Bij waterkracht (water energie) wordt de kinetische energie van stromend water gebruikt om elektriciteit op te wekken. Dit wordt gedaan in een waterkrachtcentrale, bijvoorbeeld een stuwdam.

Waterkracht wordt gezien als een duurzame methode van energieopwekking. Er komen geen broeikasgassen vrij, en bovendien is stromend water een oneindige bron, zolang de waterkringloop in stand blijft.

Geschiedenis

Het gebruiken van waterkracht werd in het oude Griekenland al gebruikt om graan te vermalen in molens en houtzagerijen te laten draaien.

De eerste toepassing van waterkracht om elektriciteit op te wekken, was bij de Niagara Falls in de Verenigde Staten. Toen al werd een waterturbine gebruikt om elektriciteit op te wekken voor straatverlichting.

Hoe werkt waterkracht?

Om te begrijpen hoe en waarom de kracht van water gebruikt kan worden als een duurzame energiebron, is het belangrijk om eerst de watercyclus (waterkringloop) in kaart te brengen.

Door de kracht van de zon (zonne-energie) wordt water opgewarmd waardoor er verdamping plaatsvindt. Deze damp stijgt naar boven waardoor er wolken vormen.
Hoger in de lucht is het kouder waardoor het water weer condenseert: een deel valt als neerslag in zee, een ander deel op het land .
De neerslag verzameld zich in (stuw)meren, rivieren, grondwater of in bergen in de vorm van sneeuw
Het water stroomt weer naar beneden richting de zee.
De kringloop is compleet.

De hoeveelheid water dat zich op hoogte in rivieren en meren verzameld, is bepalend voor de hoeveel waterkracht die kan worden gebruik voor het opwekken van stroom.

Stuwdam

De meest bekende en meest efficiënte manier om waterkracht te gebruiken, is door middel van een stuwdam.

In een stuwmeer (waterreservoir) wordt water opgeslagen. Dit water heeft een energiepotentie, omdat het zich op een bepaalde hoogte bevindt.
Het water wordt door een smallere sluis geleid naar een lager gelegen gedeelte.
Het water bouwt snelheid (en dus energie) op.
De kracht (druk) van het water zorgt ervoor dat de turbinebladen draaien: de hoeveelheid energie die kan worden opgewekt is afhankelijk van het volume van het water en de snelheid van het water. Dit wordt bepaald door het hoogteverschil van de stuwdam.
De turbine drijft een generator aan die ongeveer hetzelfde werkt als een fietsdynamo: hij zet de bewegingsenergie om in elektriciteit.
Een transformator zet de gelijkstroom om in een wisselstroom die geschikt is voor het hoogspanningsnet en het elektriciteitsnetwerk.

De grootste waterkrachtcentrale is de stuwdam Three Gorges Dam in China, goed voor 22.500 MW. Daarmee kunnen meer dan 13 miljoen huishoudens van stroom worden voorzien.

Getijden en golfkracht

Er zijn nog andere manieren om waterkracht te gebruiken voor energieopwekking, namelijk via getijden en golfkracht.

De zon, maan en draaiing van de aarde zorgen voor dat de zee continu in beweging is. Getijden en golfkracht verplaatsen het water van hoog naar laag en weer terug.
Deze bewegingen worden gebruikt, doordat grote turbines (vergelijkbaar met een windturbine) in de zee de stroming en golfkracht van het water opvangen.
Deze kinetische energie wordt omgezet in stroom door middel van een generator.

Voordelen

Het opwekken van elektriciteit door middel van waterkracht heeft veel voordelen:

Geen uitstoot broeikasgassen
De mate van energieproductie is bijvoorbeeld redelijk constant, omdat het water blijft stromen. Bovendien kan de hoeveelheid water dat door de stuwdam stroomt worden aangepast om een constant energieniveau aan te houden.
Waterkrachtcentrales gaan lang mee waardoor ze meerdere generaties van stroom kunnen voorzien.
Het water in een stuwmeer kan gebruikt worden voor recreatieve doeleinden en irrigatie.

Nadelen

Hoewel het opwekken van elektriciteit door middel van waterkracht in directe zin niet bijdraagt aan het broeikaseffect of uitstoot van schadelijke stoffen, schuilen er wel nadelen voor het milieu.

Een waterkrachtcentrales kan namelijk aanzienlijke impact hebben op de omgeving rondom een stuwdam. Een stuwdam blokkeert namelijk de natuurlijke stroming van water naar de zee.

Dat heeft bepaalde gevolgen.

Nadelige gevolgen op het milieu

De temperatuur en de chemische eigenschappen van het water veranderen wat het ecosysteem (flora en fauna in de omgeving) verstoord.
Methaangas kan vrijkomen als water stilstaat en gaat rotten. Dit broeikasgas draagt bij aan verandering van het klimaat.
Vissen die door de stuwdam zwemmen kunnen in aanraking komen met de turbinebladen en daardoor sterven.

Naast de nadelen gerelateerd aan het milieu zijn er nog een aantal andere bezwaren tegen waterkrachtcentrales:

Dammen vrij kostbaar om te bouwen
Er ontstaat voor lager gelegen gebieden een risico op overstromingen.
Omdat de dam de natuurlijke stroming van rivieren blokkeert, kan dat verderop voor problemen zorgen, bijvoorbeeld met betrekking tot de watervoorziening in andere landen.

Waterkracht in Nederland

Hoewel we in Nederland veel water hebben, zijn de hoogteverschillen klein en is het aandeel elektriciteit opgewekt uit waterkracht dus zeer beperkt. Waterkracht leent zich dan ook vooral voor landen met meer hoogteverschillen, stuwmeren en snelstromende rivieren. De energie die in Nederland uit het water wordt gehaald, is vooral te danken aan de grote volumes van de rivieren.

Nederland kent drie middelgrote waterkrachtcentrales met een vermogen tussen de 10 en 14 MW. Dat is goed voor om iets meer dan 30.000 huishoudens van stroom te voorzien. Alle Nederlandse waterkrachtcentrales worden beheert door Vattenfall of Essent.