De wereld van hernieuwbare energieën bestaat uit verschillende bronnen, allemaal met hetzelfde doel: het opwekken van schone energie zonder uitstoot van broeikasgassen, met gebruikmaking van onuitputtelijke natuurlijke hulpbronnen. In dit artikel zullen we de waterkracht, een van de meest efficiënte bronnen van hernieuwbare energie die er bestaat.
We zullen in detail uitleggen wat waterkrachtenergie is, hoe het werkt, wat de belangrijkste kenmerken ervan zijn, welke voor- en nadelen het met zich meebrengt en welke soorten waterkrachtcentrales er bestaan.
Wat is hydro-elektrische energie?
La waterkracht is de energie die wordt verkregen door te profiteren van de beweging van water door van een hoogte te vallen, waarbij elektriciteit wordt opgewekt door het activeren van een turbine. Dit proces maakt gebruik van de potentiële energie van het water in een reservoir of rivier, en zet deze eerst om in mechanische energie via een turbine, en vervolgens in elektrische energie via een generator.
Om deze energie te benutten is doorgaans een aanzienlijke infrastructuur nodig, zoals een dam, om water op te slaan en het vervolgens via sluisdeuren naar turbines af te voeren. Er zijn echter verschillende soorten planten die variëren afhankelijk van de manier waarop ze worden gebruikt.
Elektriciteit die wordt opgewekt via hydro-elektrische energie wordt geproduceerd zonder uitstoot van vervuilende gassen, wat het een zeer aantrekkelijke optie maakt om de impact op het milieu te verminderen en naar een veel duurzamer energiesysteem te evolueren. Bovendien is een belangrijk voordeel dat deze energie aanwezig is hernieuwbaar, aangezien de watercyclus continu is.
Onderdelen van een waterkrachtcentrale
Een basisvoorwaarde voor het correct functioneren van een waterkrachtcentrale is dat deze goed gestructureerd is. De belangrijkste onderdelen waaruit een waterkrachtcentrale bestaat, zijn dus:
- Krik: Het is de fundamentele structuur die slaat water op en genereert de gradiënt die nodig is om potentiële energie te verkrijgen. De dam kan van beton of aarde zijn gemaakt, maar de belangrijkste functie is het vasthouden van water.
- Overlaten: Deze zijn verantwoordelijk voor water vrijgeven in geval van overschot, waardoor wordt voorkomen dat het reservoir zijn capaciteit overschrijdt. Ze bevinden zich meestal op de top van de dam en hun missie is het beschermen van de infrastructuur.
- Water inname: Leidt water naar de turbines. Een poort regelt de hoeveelheid water die passeert en wordt beschermd door filters om het binnendringen van afval te voorkomen.
- Energiecentrale: Hier zijn de turbines en generatoren die de mechanische energie van water omzetten in elektriciteit. Het is het hart van de plant.
- Hydraulische turbines: Zet de kinetische energie van water om in rotatie-energie. De meest voorkomende zijn de Pelton, Franciscus en Kaplan, elk voor verschillende niveaus van stroom en hoogte.
- Elektrische generator: Gekoppeld aan de turbines zet de generator hun rotatie om in elektriciteit.
- Transformator: Verhoog de elektrische spanning gegenereerd om het transport over lange afstanden te vergemakkelijken.
- Transmissielijnen: De kabels die elektriciteit naar de distributienetwerken transporteren.
Soorten waterkrachtcentrales
De manier waarop een waterkrachtcentrale wordt ontworpen, varieert afhankelijk van de omgeving, de beschikbare waterstroom en de energiebehoeften. Op deze manier vinden we drie hoofdsoorten planten:
- Doorgeefplanten: Dit type plant heeft geen reservoir om het water op te slaan, maar gebruikt het rechtstreeks uit het water rivier stroom. Run-of-river-installaties hebben doorgaans een lagere impact op het milieu en zijn continu in bedrijf.
- Energiecentrales met reservoir: Hierin wordt het water opgeslagen in een grote aanbetaling gecontroleerd door een dam en vrijgegeven op basis van de energiebehoefte. Ze zijn de meest voorkomende en maken een efficiënte controle van de elektrische voeding mogelijk.
- Pompinstallaties: Deze centrales zijn vooral nuttig voor het beheer van energieoverschotten, omdat ze dat mogelijk maken water pompen naar een hoger gelegen reservoir als de vraag naar energie laag is, en het vrijgeven om elektriciteit op te wekken als de vraag hoog is.
Naast deze drie hoofdtypen is er ook de mogelijkheid tot implementatie micro-waterkrachtcentrales, dit zijn miniatuurversies van deze infrastructuren. Ze zijn ontworpen om energie te leveren aan kleine geïsoleerde gemeenschappen of plattelandsgebieden, waar de aansluiting op het elektriciteitsnet beperkt is.
Voordelen van waterkracht:
Waterkrachtenergie biedt een reeks voordelen die het tot een van de meest aantrekkelijke energiebronnen maken in termen van efficiëntie en duurzaamheid:
- Het is hernieuwbaar: Zolang de watercyclus blijft functioneren, zal hydro-elektrische energie onuitputtelijk zijn.
- Genereert geen vervuilende emissies: Het is een van de schoonste energiebronnen, omdat er tijdens de werking ervan geen broeikasgassen of verontreinigende stoffen vrijkomen.
- Hoge performantie: Moderne centrales slagen erin om tot 90% van de potentiële energie van water om te zetten in elektriciteit, veel efficiënter dan andere soorten energie.
- Reguleert de stroming van rivieren: Dammen helpen overstromingen onder controle te houden en de waterstroom te stabiliseren, wat gunstig kan zijn in tijden van overstromingen of droogte.
- Opslagcapaciteit: Reservoirs kunnen ook worden gebruikt om water op te slaan voor andere doeleinden, zoals irrigatie of drinkwatervoorziening.
Nadelen van waterkrachtenergie
Hoewel het meerdere voordelen heeft, moet er ook rekening mee worden gehouden, vooral met betrekking tot de nadelen ervan milieu-impact:
- Veranderingen in het ecosysteem: De bouw van dammen kan de natuurlijke cyclus van rivieren onderbreken, waardoor de soorten worden aangetast die ervan afhankelijk zijn voor voortplanting of voedsel.
- Hoge infrastructuurkosten: De initiële investeringen in de bouw van dammen en waterkrachtcentrales zijn hoog.
- Afhankelijkheid van weersomstandigheden: In tijden van droogte of gebrek aan regen kan de elektriciteitsopwekking worden beïnvloed.
- Verplaatsing van bevolkingen: De aanleg van grote reservoirs kan lokale gemeenschappen dwingen te verhuizen.
Ondanks deze nadelen blijft waterkracht voor veel regio’s in de wereld een haalbare optie, zolang deze gevolgen tot een minimum worden beperkt.
Waterkracht in Spanje
In Spanje speelt waterkrachtenergie een fundamentele rol in de energiematrix. Momenteel telt het land ongeveer 800 waterkrachtcentrales met verschillende capaciteiten, van grote dammen tot micro-energiecentrales. Ongeveer 50% van de Spaanse waterkracht wordt opgewekt door de twintig grootste centrales, waarvan er vele een capaciteit hebben van meer dan 20 MW.
Kleine waterkrachtcentrales, die minder dan 10 MW genereren, floreren ook dankzij de technologische vooruitgang. Deze planten maken het mogelijk om energie op te wekken afgelegen gebieden zonder de noodzaak van grote infrastructuur. Bovendien maken nieuwe microturbines het mogelijk dat zelfs kleine stromen en bergrivieren worden gebruikt om elektriciteit op te wekken.
De afgelopen jaren heeft Spanje ervoor gekozen zijn waterkrachtcentrales te moderniseren, de efficiëntie ervan te maximaliseren en de impact op het milieu te minimaliseren. Er worden technologieën ontwikkeld die een grotere flexibiliteit in de werking van centrales mogelijk maken, waardoor het vermogen om te reageren op veranderingen in de energievraag wordt verbeterd.
Met de groeiende vraag naar hernieuwbare energie zal waterkrachtenergie een sleutelrol blijven spelen in de Spaanse energiemix.
Over het geheel genomen heeft waterkracht bewezen een van de meest betrouwbare en efficiënte bronnen te zijn voor grootschalige elektriciteitsproductie. Met de voortdurende vooruitgang van de technologie zal de rol ervan de komende jaren waarschijnlijk nog belangrijker worden, vooral in regio's waar watervoorraden overvloedig aanwezig zijn.