Een waterkrachtcentrale zet de potentiële energie van een waterloop, of deze nu natuurlijk of kunstmatig is aangelegd, om in groene elektriciteit. Waterkracht verwijst naar elektriciteit die wordt opgewekt door de kracht van stromend water te benutten. Het wordt ook wel waterkrachtenergie genoemd. Dit type energie ontstaat door de beweging van water, aangedreven door een wiel of een ander mechanisme, voor het uitvoeren van diverse taken. Zo werd bijvoorbeeld de Griekse molen aangedreven door stromend water, waarmee tarwe tot meel werd gemalen.
Werkingsprincipe van waterkrachtcentrale
Normaal gesproken houdt het ontwerp van een elektriciteitscentrale in dat er een rivier wordt afgedamd om een reservoir te creëren.
Kanalen, adductiekanalen, omleidingstunnels, penstocks en waterrotatie werken met mechanische energieopwekking in roterende elektrische generatoren. De turbines genereren mechanische energie door te draaien met behulp van het water. Dit water wordt via het afvoerkanaal teruggestuurd naar de waterloop.
Een roterende alternator zet de mechanische energie die door een turbine wordt opgewekt om in elektrische energie. De aldus verkregen elektriciteit moet vervolgens worden omgezet om over grote afstanden te kunnen worden getransporteerd. Een transformator verlaagt de stroomsterkte en verhoogt de spanning voordat de elektriciteit via transmissielijnen wordt geleverd.
Bij aankomst op de plaats van gebruik komt de energie terecht bij een tweede transformator, waar deze vervolgens wordt ingezet. Hierdoor neemt de stroomsterkte toe, maar de spanning af. Hierdoor is de energie geschikt voor industriële, commerciële of huishoudelijke doeleinden.
Lees ook: 5 belangrijke voor- en nadelen van waterkrachtenergie
Soorten waterkrachtcentrales
Er zijn drie soorten waterkrachtcentrales. Deze zijn: stuwdammen, omleidingsdammen en pompcentrales. Sommige van deze dammen zijn verbonden met waterkrachtcentrales, terwijl andere dat niet zijn.
1. Inbeslagname
Een stuwdam is het meest voorkomende type waterkrachtcentrale. Een dam wordt gebruikt om een kunstmatig opslaggebied te creëren , waar het rivierwater in een reservoir wordt vastgehouden totdat het nodig is. De turbine wordt aangedreven door de rotatie van het water, wat op zijn beurt leidt tot de productie van elektrische energie. Het water kan worden vrijgelaten om te voldoen aan veranderende elektriciteitsbehoeften of andere doeleinden, zoals waterbeheer bij overstromingen, recreatie en vismigratie, naast andere milieu- en waterkwaliteitsbehoeften.
2. Afleiding
Soms wordt in zo'n geval een klein deel van de rivier omgeleid naar een kanaal of persleiding om te profiteren van het geleidelijke hoogteverschil in de rivierbedding en zo elektriciteit op te wekken. Dit wordt een omleiding genoemd, in de hydrologie ook wel aangeduid als een doorstroominstallatie . Persleidingen zijn gesloten buizen die een gecontroleerde hoeveelheid water transporteren om de juiste schuif, klep of turbine te openen. Niet alle omleidingen vereisen echter een dam.
3. Gepompte opslag
Er bestaat nog een ander type waterkracht, namelijk pompwaterkrachtcentrales (Pumped Storage Hydropower, of PSH), die werken als een gigantische batterij. Een PSH-installatie kan helpen bij het opslaan van elektriciteit die wordt opgewekt door andere energiebronnen zoals zonne-, wind- en kernenergie, voor toekomstig gebruik. Deze opslaginstallaties pompen water van een laaggelegen dam naar een hogergelegen dam, waardoor energie wordt opgeslagen.
Als er minder vraag is naar elektriciteit, wordt een PSH-faciliteit gebruikt om energie op te slaan. Het water wordt van een lager naar een hoger reservoir gepompt. Het water wordt opgeslagen in een hoger reservoir en teruggegeven aan het lagere reservoir tijdens periodes van hoge elektriciteitsvraag, waarbij een turbine wordt aangestuurd die de elektriciteit opwekt.
Zie ook: Wat is een waterturbine?
Afmetingen van waterkrachtcentrales
Elektriciteitscentrales kunnen worden onderverdeeld in grote centrales die elektriciteit leveren aan meerdere consumenten, en middelgrote en kleine centrales die elektriciteit opwekken door particuliere gebruikers voor eigen gebruik of om te verkopen aan nutsbedrijven.
- Grote waterkrachtEr bestaat echter geen eenduidige definitie van grote waterkrachtprojecten. In deze context verwijst DOE naar projecten van meer dan 30 megawatt (MW).
- Kleine waterkracht: Het Department of Energy (DOE) definieert een kleine installatie als een installatie met een vermogen tussen 100 kW en 10 MW.
- Micro-waterkracht: Een micro-waterkrachtcentrale heeft een specificatie van ongeveer 100 kilowatt. Kleinschalige of micro-waterkrachtcentrales kunnen voldoende stroom genereren voor een woning, boerderij, ranch of dorp.
