home  

discl. / ©, lid NVJ

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
klik op ťťn van de letters A..Z hierboven.


waterkrachtcentrale

 

waterkrachtcentrale, hydro-elektrische centrale 
Ook, soms: hydraulische centrale. Een waterkrachtcentrale is een elektriciteitscentrale waarbij de kracht van stromend water een turbine aandrijft die elektriciteit opwekt: de draaiende beweging van de waterraderen in de turbine wordt in de generator omgezet in een elektrische stroom. 
Waterkrachtcentrales leveren groene stroom, maar zonder tegenmaatregelen worden veel vissen verminkt en gedood.

We vinden waterkrachtcentrales in de bergen (bij een stuwmeer, bij een spaarbekken) en in rivieren, ook in Nederland waar er toch een aantal een vermogen hebben van meer dan 1 MW (2023: 3 maar dan 10 MW en daarnaast 2 meer dan 1 MW). In de bergen is de stuwdam vaak kunstmatig aangelegd om een groot, hoog meer te creŽren zodat er langdurig elektriciteit opgewekt kan worden. In Nederland staan de grotere waterkrachtcentrales vooral bij sluizen in de grote rivieren.


 
Voordelen van waterkrachtcentrales
- water is onuitputtelijk en daarmee duurzaam (zee en zon geven wolken -- geven regen en sneeuw -- komt in rivieren -- geeft de mogelijkheid voor een waterkrachtcentrale; vandaar groene stroom of groene energie; een teveel aan water vindt via een uitloop zijn weg naar de lager gelegen rivier)
- waterkrachtcentrale is in beginsel schoon; er treedt nauwelijks vervuiling op
- in bergstreken is vaak ruimte om niet al te complex een groot meer aan te leggen
- bij grote stuwmeren kunnen erop uitkomende rivieren voor aanvulling van het meer zorgen
- bij kleinere stuwmeren/spaarbekkens zonder aanvoer uit rivieren o.d. kan kunstmatig (elektrisch) het water in het spaarbekken aangevuld worden door het vanuit een lager punt op te pompen op momenten dat elektrische stroom goedkoop is (door veel zon of wind o.d.)
- bij een stuwmeer: voor Nederland is dat mogelijk wanneer er in Zuid-Limburg iets te bouwen is waardoor er een aardig hoogteverschil tussen boven- en ehte benedenbekken is; eventueel wordt er een kunstmatig meer gebouwd, dat gevuld wordt wanneer elektrische stroom goedkoop is; dit spaarbekken met betonnen wanden kan waarschijnlijk het beste in of aan zee gebouwd worden (a) om geen dure en schaarse grond te bezetten, (b) om altijd water in de buurt te hebben om bij goedkope stroom het meer in te pompen of, bij stroom van normale of hoge prijs, water te kunnen lozen en via turbines stroom op te wekken, (c) om geen bewoners in de buurt te hebben en tegen het hoofd te stoten (grootschalige projecten werpen vaak, terecht, veel weerstand op bij de bevolking) en (d) mogelijk windturbines en "zee-stopcontact" in de buurt dus korte lijn naar elektrische stroom (leveren en terugleveren); let op: de energie die uit een waterkrachtcenteale wordt gehaald is mede afhankelijk van het hoogteverschil tussen boven- en onderbekken (zei formule verderop); bij een kunstmatig meer aan of in zee in Nederland is het hoogteverschil relatief zeer klein (bijvoorbeeld 10 m terwijl de Waterkrachtcentrale van Coo-Trois-Ponts in BelgiŽ 270 m hoogteverschil heeft tussen boven- en onderbekken), waardoor de efficiŽntie van dit stuwmeer aanzienlijk kleiner is dan bijvoorbeeld van een stuwmeer in de Ardennen of Zuid-Limburg
- gemakkelijk op- en af te schakelen als er meer resp. minder elektriciteit nodig is
- stuwmeer kan ook fungeren als bekken voor drinkwater of water voor de landbouw
- de geproduceerde elektriciteit is goedkoop; er is eigenlijk alleen het onderhoud van de apparatuur en gebouwen; er zijn geen transportkosten om brandstof o.d. aan te voeren
- voor CO2-volgers: er komt geen CO2 vrij.

Nadelen van waterkrachtcentrales
- bij een stuwmeer: er zijn bij voorkeur wel bergen / dalen nodig of een zeer groot kunstmatig meer; voor BelgiŽ is dat geen probleem i.v.m. de Ardennen; in Nederland  
- voor vissen is een waterkrachtcentrale een enorm probleem, in de turbines worden vissen en andere waterdieren verminkt en gedood en de vissen kunnen niet van het ene gebied naar het andere; om dit lijden te vermijden is nodig (a) dat de vissen niet bij de turbines kunnen komen (fijnmazige afrastering?) en (b) dat er vistrappen zijn om de stuwdam te passeren (een vistrap is een voorbeeld van visgeleidingssystemen) 

- water(stroom) moet aangevuld blijven, ook in drogere tijden als er geen of weinig aanvoer is door de rivieren die erop uitmonden
- bij een stuwmeer in een rivier: de stroming van de rivier tot de stuwdam verandert meestal aanzienlijk en het water in de stuwdam staat vooral stil; beide situaties kunnen leiden tot "dood water" in de stuwdam
- bij een kunstmatig stuwmeer zijn er soms dorpen en grote leefgebieden van dieren die verloren gaan (niet als het in of aan zee gebouwd wordt)
- een stuwdam is niet aan te leggen in aardbevingsgevoelige gebieden of als vermoed wordt dat de grote watermassa of de enorme stuwdam teveel zettingen geeft
- een waterkrachtcentrale met een spaarbekken kan slechts een beperkt aantal uren vollast werken waarna het bovenbekken "leeg" is; de spaarbekkens van Coo-Trois-Points in BelgiŽ levert meer dan 1 GW gedurende 6 uur, maar daarna moet het bovenbekken aangevuld worden; de opstarttijd is in de orde van 1 minuut; die 1 GW komt overeen met ca. 250 grote windmolens of 1 kerncentrale.

Voorbeelden van waterkrachtcentrales
- spaarbekkencentrale (pompaccumulatiecentrale, pompcentrale, hydro-elektrische centrale met spaarbekken, stuwmeer, valmeer, waterkrachtmeer)
- centrale met stuwdam (is een soort spaarbekkencentrale maar dan is het stuwmeer enorm veel groter), ook vaak gebruikt als "opslag" voor drinkwater of voor de landbouw (water voor gewassen e.d.)
- bergcentrale (water van een hoger bekken stroomt via leidingen naar een lager gelegen gebied waar het pas door de turbine gaat en elektriciteit opwekt; voordeel is dat er geen enorme stroom spuitend water uit de stuwdam komt omdat de turbine en generator bij de rivier liggen die het water verder voert)
- riviercentrale (stromend water centrale; in Nederland op zeer beperkte schaal en vooral in Maas, Lek en Nederrijn, produceren samen ca. 100 GWh per jaar, ca. 0,1% van de totaal opgewekte elektriciteit in Nederland (2018); in BelgiŽ kwam in datzelfde jaar 2% van de in BelgiŽ opgewekte elektriciteit uit de ca. 130 waterkrachtcentrales, de meeste uiteraard in WalloniŽ, die ca. 1300 GWh per jaar produceren)
- mobiele waterkrachtcentrale is een verplaatsbare riviercentrale in een kleinere vorm
- getijdencentrale 
- golfslagcentrale 
- watermolen (ook, soms: waterwiel; al eeuwen wordt water gebruikt om iets aan te drijven; pas later toegepast om elektriciteit op te wekken).

Een andere vorm van elektriciteitscentrale die met water heeft te maken, is de osmose-centrale, waar elektriciteit wordt opgewekt door het verschil in zoutconcentratie tussen zeewater en zoet water (ook wel genoemd blue energy, blauwe energie, centrale voor omgekeerde elektrodialyse, blauwe-energie-centrale, salinity gradient power SGP). 

Vermogen en productie van elektriciteit
Het vermogen aan energie is afhankelijk van het hoogteverschil dat overbrugd wordt en van het debiet van het water door de leidingen.
De formule van het vermogen van een waterkrachtcentrale is:

P = ρ * g * Q * h * η [Watt]

vereenvoudigd geeft dit:

P = Q * h * 8 [kW]

waarbij inderdaad het debiet en de valhoogte echte variabelen zijn:
P = vermogen [Watt, W, kW, MW, GW]
ρ = dichtheid van water, dus 1000 [kg/m3]
g = valversnelling (t.g.v. zwaartekracht), dus ca. 10 [m/s2]
Q = debiet [m3/s] (ook wel φ volumestroom)
h = valhoogte [m]
η = rendement (verhouding geleverde energie gedeeld door toegevoerde energie; rendement is vaak ca. 80%), dus 0,8.

De hoeveelheid geproduceerde elektrische energie in een jaar wordt uitgedrukt in Wh (WattHour, WattUur), dus aantal Watt * aantal uren in een jaar volle productie (vollast-uren). Dat is het nooit; ervaringscijfers geven 25-30% van die maximale waarde, dus:

Elektriciteitsproductie per jaar [Wh] = 
Vermogen [W] * 24 * 365 * 0,25


spaarbekkens van coo-trois-points, belgiŽ; let op: een spaarbekken-centrale kan slechts een beperkt aantal uren energie leveren i.t.m. een waterkrachtcentrale waarbij het "bekken" steeds wordt aangevuld (engie):



Documentatie
- Waterkracht (werkstuk over waterkracht van Filip Doucť en Annick Dexters) 

Eng. hydroelectric power station, hydroelectric station