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
Het gebruik van waterkracht is al eeuwen oud. Reeds in het Oude Egypte en Mesopotamië werd waterkracht gebruikt voor irrigatie. 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.
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.
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.
Hydraulisch 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.
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 de Kaplanturbine (opgesomd in volgorde van stijgende reactiegraad).
Getijdenenergie is wel hernieuwbare energie, maar geen vorm van zonne-energie, omdat de getijden op aarde primair worden veroorzaakt door de aantrekkingskracht van de maan.
De zon is een ster die zich gemiddeld op 150 miljoen kilometer afstand van de aarde bevindt. De energie die de zon uitstraalt ontstaat door kernfusie. De atmosfeer en de magnetosfeer (het magnetisch veld van de aarde) beschermen het leven op aarde tegen het grootste deel van de schadelijke straling die de zon naast licht en warmte eveneens uitstraalt. De hoeveelheid energie die de aarde bereikt, is ca. 9000 maal groter dan de energiebehoefte van alle 7 miljard aardbewoners samen. De energie bereikt de aarde als licht en warmtestraling, een mengsel van elektromagnetische straling van verschillende golflengten.
Gebruikt door planten
planten gebruiken zonne-energie voor fotosynthese, waarbij zij water en kooldioxide uit de lucht omzetten in suikers. Het fotosynthetisch proces waarop vrijwel het gehele leven op aarde draait, vangt slechts ongeveer 1% van de energie op voor nuttig gebruik, hetzij door lichamelijke activiteit, hetzij door consumptie, hetzij als fossiele brandstof. Bovendien zijn er grote stukken aardoppervlak zoals de woestijnen waar door gebrek aan water de fotosynthese geen kans krijgt.
Gebruikt door de mens
Met zonne-energie wordt tegenwoordig meestal bedoeld de energie die mensen zelf met hun technologie opwekken direct vanuit van zonnestraling. Dit gebeurt op dit moment in West-Europa vooral op twee manieren:
Een andere manier om gebruik te maken van zonlicht is thermische zonne-energie waarbij zonlicht wordt omgezet in warmte. Dit gebeurt door zonneboilers, oftewel zonnecollectoren.
De term zonnepanelen wordt voor beide methodes wel gebruikt en is dus niet geheel eenduidig.
Een elektriciteitscentrale is een centrale productielocatie voor de opwekking van elektriciteit.De meeste elektriciteitscentrales wekken energie op door middel van een generator.
Een middel om de generator te laten draaien is deze te koppelen aan een stoomturbine. In een thermische centrale wordt water verwarmd en omgezet in stoom en onder hoge druk door een turbine geperst. Bij elektriciteitsopwekking komt veel warmte vrij die niet volledig benut wordt. Vaak wordt dit door middel van waterkoeling met grote koeltorens in het oppervlaktewater van een nabije rivier geloosd.
De nodige warmte kan op verschillende manieren geproduceerd worden. Naargelang de bron onderscheidt men de volgende thermische centrales:
Sommige van dit type centrale hebben als nevenfunctie het opwekken van warmte voor bijvoorbeeld stadsverwarming of industrie. Dit type noemt men warmte-krachtcentrale. Een dergelijke centrale heeft meestal wel een lager rendement voor de elektriciteitsopwekking omdat een deel van de energie bewust wordt gebruikt voor het opwekken van warmte. Echter het totale thermische rendement is veel hoger, omdat de vrijkomende warmte effectief benut wordt.
Een eenvoudige turbine bestaat slechts uit één rotor met schoepen, die zorgen voor energie-uitwisseling met de stroming. Vroege voorbeelden van turbines zijn windmolens en watermolens.
Gas-, stoom- en waterturbines hebben meestal een behuizing rond de rotor. Deze behuizing leidt de stroming in de gewenste richting, wat de doelmatigheid ten goede komt.
Het omgekeerde van een turbine is een compressor. Compressoren worden in sommige gasturbines gebruikt en zijn er in 2 uitvoeringsvormen: de radiale compressor en de axiale compressor, genoemd naar de richting waarin het fluïdum stroomt tijdens de compressie.
De naam:
De naam turbine werd voorgesteld door Claude Burdin tijdens een ingenieurswedstrijd in 1828. Deze naam is afkomstig van het Latijnseturbinis, wat wervelstroom betekent.
Constructie:
Turbines vereisen grote nauwkeurigheid wat de onderdelen betreft (schoepvormen, afsluitingen). De gebruikte materialen moeten bestand zijn tegen de extreme omstandigheden (druk, temperatuur) die in de machine heersen. Vele speciale legeringen zijn enkel ontwikkeld voor toepassingen in turbines. Gebruikte materialen zijn bijvoorbeeld inconel, monel, nimonic en hastelloy. Deze materialen zijn echter moeilijk bewerkbaar wat de constructie van een turbine nog lastiger maakt. Maar dankzij deze materialen kan men werken op hogere temperaturen waarmee een hoger energetisch rendement behaald kan worden.
