Waterkracht is de energie die wordt geleverd door de beweging van water, in al zijn vormen: watervallen, rivieren, zeestromingen, getijden, golven. Waterkracht is in feite kinetische energie gerelateerd aan de verplaatsing van water, of potentiële zwaartekrachtenergie gerelateerd aan de valhoogte van het water. Deze energie kan direct worden gebruikt, bijvoorbeeld om watermolens aan te drijven, of omgezet in elektriciteit, bijvoorbeeld in waterkrachtcentrales. Waterkracht is een bron van hernieuwbare, schone en overvloedige energie, maar het heeft ook nadelen, met name op milieugebied en sociaal gebied. In dit artikel zullen we bekijken hoe waterkracht werkt, wat de voordelen en nadelen ervan zijn, en wat het potentieel is voor de energietransitie.
Hoe werkt waterkracht?
Hydraulische energie is een indirecte manifestatie van zonne-energie en de zwaartekracht van de Maan, die het watercyclus op Aarde beïnvloeden. Onder invloed van de Zon verdampt water uit de oceanen en vormt het wolken, die door de wind worden verplaatst. Wanneer wolken koude gebieden tegenkomen, condenseert het water en valt het terug als regen of sneeuw, waardoor rivieren, meren en gletsjers worden gevoed. Het water stroomt vervolgens naar de oceanen onder invloed van zwaartekracht, waardoor hoogte- en drukverschillen ontstaan. De zwaartekracht van de Maan en de Zon veroorzaakt ook getijden, die periodieke variaties zijn in het zeeniveau.
Hydraulische energie maakt gebruik van deze hoogte- en drukverschillen in water om mechanisch werk of elektriciteit te produceren. Er zijn verschillende soorten installaties, afhankelijk van de bron en de vorm van hydraulische energie.
- Dammen These are structures that retain water from a watercourse, thus creating a reservoir upstream. The water from the reservoir is then released through penstocks, which direct it towards turbines. The turbines convert the potential and kinetic energy of the water into mechanical energy, which is then converted into electricity by generators. Dams can vary in size, ranging from a few megawatts to several gigawatts of power. They can also be used to regulate river flow, irrigate farmland, or create recreational areas.
- Centrales op de stroom van het water Dit zijn installaties die rechtstreeks gebruikmaken van de natuurlijke stroming van een waterloop, zonder een reservoir te creëren. Het water wordt opgevangen door een waterinlaat, die het naar turbines leidt. De turbines zetten de kinetische energie van het water om in mechanische energie, die vervolgens wordt omgezet in elektriciteit door generatoren. Installaties op de stroom van het water zijn doorgaans klein van omvang, variërend van enkele kilowatts tot enkele megawatts aan vermogen. Ze hebben als voordeel dat ze het hydrologische regime van de waterloop niet veranderen, maar ze zijn wel afhankelijk van de beschikbaarheid van water.
- Getijdencentrales Dit zijn centrales die gebruikmaken van getijdenenergie, dat wil zeggen het hoogteverschil tussen eb en vloed. Water wordt tegengehouden door een dam gebouwd aan de monding van een baai of estuarium, waardoor een bekken ontstaat. Het water van het bekken wordt vervolgens geturbiniseerd tijdens de op- en neergaande fasen van het getij. De turbines zetten de potentiële energie van het water om in mechanische energie, die vervolgens wordt omgezet in elektriciteit door generatoren. Getijdencentrales zijn doorgaans groot, met een vermogen van meerdere honderden megawatt. Ze hebben het voordeel dat ze voorspelbaar zijn, maar ze hebben een aanzienlijke impact op het mariene milieu.
- Getijdenturbines Dit zijn toestellen die gebruik maken van de energie van zeestromingen, namelijk de snelheid van het water. Het water laat de schoepen draaien, die verbonden zijn met elektrische generatoren. Hydroliennes zetten de kinetische energie van het water om in elektriciteit, zonder dat er een dam of reservoir nodig is. Hydroliennes zijn meestal klein, met een vermogen van enkele kilowatts tot enkele megawatts. Ze hebben als voordeel dat ze discreet zijn, maar ze zijn onderhevig aan technische en milieubeperkingen.
Wat zijn de voordelen en nadelen van hydraulische energie?
Hydraulische energie heeft veel voordelen, zowel voor het milieu als voor de economie. Hier zijn enkele voorbeelden van voordelen van hydraulische energie:
- Het is een hernieuwbare energiebron die niet uitgeput raakt en overal ter wereld beschikbaar is.
- Het is een schone energiebron die geen broeikasgassen of radioactief afval produceert, in tegenstelling tot fossiele of nucleaire energie.
- Het is een gedecentraliseerde energiebron die lokaal kan worden geproduceerd, waardoor transportverliezen en distributiekosten worden verminderd.
- Het is een aanpasbare energiebron die kan worden afgestemd op de vraag en de omvang van de installaties, variërend van enkele watt tot meerdere gigawatt aan vermogen.
- Het is een rendabele energiebron, waarvan de productiekosten laag en stabiel zijn, dankzij de lange levensduur en hoge efficiëntie van de installaties.
Hydraulische energie heeft ook enkele nadelen, die van technische, economische of sociale aard kunnen zijn. Hier zijn enkele voorbeelden van nadelen van hydraulische energie:
- Het is een intermitterende energiebron, die afhankelijk is van het weer, het seizoen en het tijdstip van de dag. Daarom is het nodig om opslagoplossingen te voorzien of om aanvullend te zijn met andere energiebronnen om de continuïteit van de elektriciteitslevering te waarborgen.
Het is een energiebron die een aanzienlijke initiële investering vereist voor de aankoop en installatie van hydraulische installaties, evenals regelmatig onderhoud.
Het is een energiebron die milieuen sociale problemen met zich meebrengt, gerelateerd aan de impact van hydraulische installaties, die het hydrologische regime, de biodiversiteit, het landschap en de levenskwaliteit van de bevolking kunnen veranderen.
Wat is het potentieel van hydraulische energie voor de energietransitie?
Hydraulische energie is een hernieuwbare energiebron met aanzienlijk potentieel voor de energietransitie. Volgens het Internationaal Agentschap voor Hernieuwbare Energie (IRENA) zou hydraulische energie tegen 2050 16% van de mondiale elektriciteitsproductie kunnen vertegenwoordigen, tegenover 15% in 2018. Hydraulische energie zou ook kunnen bijdragen aan het verminderen van de uitstoot van broeikasgassen, het creëren van banen, het bevorderen van economische ontwikkeling, en het verbeteren van de toegang tot energie in afgelegen gebieden.
Om dit potentieel te bereiken, moeten echter verschillende uitdagingen worden aangepakt, zoals:
- De kosten verlagen en de prestaties van hydraulische installaties verbeteren, met name op het gebied van efficiëntie, duurzaamheid en recycleerbaarheid.
- Het ontwikkelen van infrastructuur en elektriciteitsnetwerken om hydraulische productie optimaal te integreren, rekening houdend met de intermitterende en gedecentraliseerde aard ervan.
- Het versterken van beleid en regelgeving om de inzet van waterkracht te bevorderen door het creëren van een gunstig kader, ondersteuning van onderzoek en innovatie, vergemakkelijking van financiering, en het bewust maken van belanghebbenden en consumenten van de uitdagingen en voordelen van waterkracht, met aandacht voor milieu- en sociale aspecten.
Conclusie
Hydraulische energie is energie die wordt geproduceerd uit water, door middel van dammen, waterkrachtcentrales, of mariene turbines. Hydraulische energie kan rechtstreeks worden gebruikt, bijvoorbeeld om watermolens aan te drijven, of worden omgezet in elektriciteit, bijvoorbeeld in waterkrachtcentrales. Hydraulische energie heeft vele voordelen, zoals zijn schoonheid, hernieuwbaarheid, decentralisatie, modulariteit en winstgevendheid. Het heeft echter ook enkele nadelen, zoals de intermittentie, de initiële kosten en de milieu- en sociale impact. Hydraulische energie is een hernieuwbare energiebron met aanzienlijk potentieel voor de energietransitie, mits de technische, economische en politieke uitdagingen worden aangepakt.
NL 
FR