Waterkracht is energie die wordt ontleend aan water, 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 in waterkrachtcentrales, in het verleden werd de opgewekte mechanische energie ook wel meteen gebruikt, bijvoorbeeld om water op te pompen met een watermolen.

Achtergrond[bewerken]

Het gebruik van waterkracht is al eeuwen oud. Reeds in het Oude Egypte en Mesopotamië werd waterkracht gebruikt voorirrigatie. In India en het Romeinse Rijk kende men reeds systemen om molens en wielen aan te drijven met waterkracht. In China werden sinds de Handynastie watermolens op grote schaal toegepast, bijvoorbeeld voor het delven van erts.

Tegenwoordig kent men waterkracht vooral van waterkrachtcentrales, waarin stroom wordt opgewekt. Dit principe werd voor het eerst toegepast in 1886 doorWestinghouse en Stanley. Een stuwdam kan smelt- en regenwater opvangen in een kunstmatig meer. Een waterkrachtcentrale met stuwdam levert vooral bij grote hoogteverschillen (Noorwegen, Zwitserland, Oostenrijk, Frankrijk) veel vermogen. Een riviercentrale heeft geen waterreserve om de schommelingen in het debiet op te vangen.

Bij een pompcentrale of spaarbekkencentrale wordt water in de daluren opgepompt naar hoger gelegen bekkens. 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[bewerken]

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

De zwaarte-energie E die vrijkomt wanneer een object met massa m vanaf een hoogte h valt bij een zwaartekrachtsversnelling g, wordt gegeven door:

${displaystyle ,E=mgh}$

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

${displaystyle P={frac {E}{t}}={frac {m}{t}}gh}$

De term mt is de massa water die per tijdseenheid wordt verplaatst, en is gelijk aan de dichtheid ρ van het water keer de volumestroom φ. Hiermee kan de formule als volgt geschreven worden:

${displaystyle P=rho ,varphi ,g,h}$

Bij waterkrachtsystemen die niet van de zwaarte-energie maar van de kinetische energie van het water gebruikmaken, zoals een onderslaand waterrad, geldt voor het vermogen van het water:

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

waarin v de watersnelheid is.

HYDRAULISTISCHE TURBINE

Een hydraulische turbine is een turbine die gebruikmaakt van de stromingsenergie van water tussen twee punten met een hoogteverschil. Hydraulische turbines vormen dus het centrale onderdeel van waterkrachtcentrales. In één waterkrachtcentrale zijn vaak meerdere turbines aanwezig.

Werkwijze[bewerken]

Naargelang de werkwijze (meer bepaald de reactiegraad) maakt men onderscheid tussen actie- en reactieturbines. De belangrijkste en meest gebruikte types hydraulische turbines zijn: de Peltonturbine, de Francisturbine en deKaplanturbine (opgesomd in volgorde van stijgende reactiegraad).

WATERKRACHTCENTRALE

Een waterkrachtcentrale of hydraulische centrale is een elektriciteitscentrale die stromend of neerstortend water (zie waterkracht) gebruikt om een turbine in beweging te brengen. Waterkrachtcentrales bevinden zich op stromen en rivieren, met al dan niet een kunstmatige dam. Het verval en het debiet van de stroom zijn bepalend voor de werking.

Het gebruik van waterkracht brengt geen vervuiling met zich mee en geen gevaarlijk radioactief afval. Daarom worden waterkrachtcentrales gezien als opwekker van groene energie.

.