Waterkracht

Waterkrachtisenergiedie wordt ontleend aanwater,hetzij door gebruik te maken van een hoogteverschil, hetzij door gebruik te maken van de stroomsnelheid van water. Men spreekt ook van "witte steenkool". Met het "witte" doelde men vooral op de kleur van het schuimende water en op het schone karakter van dit type energie.

Tegenwoordig wordt vrijwel alle waterkracht omgezet in elektriciteit inwaterkrachtcentrales,in het verleden werd de opgewekte mechanische energie ook wel meteen gebruikt, bijvoorbeeld om water op te pompen met eenwatermolen.

Achtergrond

Het gebruik van waterkracht is al eeuwen oud. Reeds in hetOude EgypteenMesopotamiëwerd waterkracht gebruikt voorirrigatie.InIndiaen hetRomeinse Rijkkende men reeds systemen ommolensenwielenaan te drijven met waterkracht. In China werden sinds deHan-dynastiewatermolens op grote schaal toegepast, bijvoorbeeld voor het delven van erts.

Tegenwoordig kent men waterkracht vooral vanwaterkrachtcentrales,waarin stroom wordt opgewekt. Dit principe werd voor het eerst toegepast in 1886 doorWestinghouseenStanley.Eenstuwdamkan smelt- en regenwater opvangen in een kunstmatig meer. Eenwaterkrachtcentralemet stuwdam levert vooral bij grote hoogteverschillen (Noorwegen,Zwitserland,Oostenrijk,Frankrijk) veel vermogen. Eenriviercentraleheeft geen waterreserve om de schommelingen in hetdebietop te vangen.

Bij eenpompcentraleofspaarbekkencentralewordt water in de daluren opgepompt naar bekkens die hoger liggen. Tijdens de piekuren stroomt het water terug en drijft de turbines aan. Op deze manier kan men elektriciteitscentrales die bij voorkeur op constant vermogen draaien (met name kolencentrales en kerncentrales) economisch beter benutten.

Berekeningen

Waterkracht kan worden uitgedrukt als het beschikbarevermogen,ofwel energie per tijdseenheid. In grote reservoirs is het vermogen doorgaans een functie van destijghoogteen de stroomsnelheid.

Dezwaarte-energieEdie vrijkomt wanneer een object met massamvanaf een hoogtehvalt bij een zwaartekrachtsversnellingg,wordt gegeven door:

\,E=mgh

Bij waterkrachtcentrales stroomt water van een hooggelegen gebied naar een lager gelegen gebied. Hierbij geldt voor het vermogenPvan de massastroom:

P={\frac {E}{t}}={\frac {m}{t}}gh

De termm/tis de massa water die per tijdseenheid wordt verplaatst, en is gelijk aan de dichtheidρvan het water keer de volumestroomφ.Hiermee kan de formule als volgt geschreven worden:

P=\rho \,\varphi \,g\,h

Bij waterkrachtsystemen die niet van de zwaarte-energie, maar van dekinetische energievan het water gebruikmaken, zoals eenonderslaand waterrad,geldt voor het vermogen van het water:

P={\tfrac {1}{2}}\,\rho \,\varphi \,v^{2}

,

waarinvde watersnelheid is.

Zie ook

Bronnen, noten en/of referenties

Zie de categorieWaterkrachtvanWikimedia Commonsvoor mediabestanden over dit onderwerp.