De kracht van water

Het benutten van de kracht van water heeft een lange traditie. Waterkracht wordt gewaardeerd als een hernieuwbare energiebron. Tegelijkertijd is er geen gebrek aan kritiek op de gevolgen van waterkrachtcentrales en hun reservoirs. Hier vind je alles wat je moet weten over de voor- en nadelen van waterkrachtcentrales.

Hoe wordt elektriciteit uit water opgewekt?

Mensen maken al sinds mensenheugenis gebruik van de kracht van water. Vroeger waren er watermolens, maar die hebben plaatsgemaakt voor moderne waterkrachtcentrales die bijna overal groene stroom opwekken.

Dit werkt via waterkracht of hydro-energie. Dit verwijst naar de omzetting van mechanische energie in elektrische energie. Turbines worden gebruikt om de kinetische energie of bewegingsenergie van stromend water om te zetten in bruikbare energie. De potentiële energie of positie-energie die afgedamd water bezit is ook belangrijk.

Een waterkrachtcentrale bestaat in wezen uit turbines in de centrale. Deze worden door de kracht van het water in beweging gebracht. Dit produceert energie die wordt toegevoerd aan een generator. Deze zet de kinetische of roterende energie om in elektrische energie. Afhankelijk van de grootte van de centrale kunnen de turbines meerdere meters in diameter zijn.

Naast de turbines en generatoren hebben waterkrachtcentrales ook een transformatorstation. Dit helpt om de opgewekte energie in het lokale hoogspanningsnetwerk te voeden. Zo vindt de elektriciteit zijn weg naar de consument.

Welke soorten waterkrachtcentrales zijn er?

Er zijn verschillende soorten waterkrachtcentrales. Afhankelijk van hun locatie wekken ze op verschillende manieren elektrische energie op. Bepalende factoren zijn bijvoorbeeld de opvoerhoogte van het water, de druk van het water en of de energie op natuurlijke of kunstmatige wijze wordt omgezet.

Dit zijn de belangrijkste typen waterkrachtcentrales:

• Run-of-river-centrale: Dit type waterkrachtcentrale wordt bijzonder vaak gebruikt. Deze bevindt zich op rivieren en maakt gebruik van de stromende beweging van het water. Daarom moeten de rivieren een hoge stroomsnelheid en een hoog waterdebiet hebben. Elke run-of-river-centrale heeft een dam om de energie te maximaliseren. Deze centrales leveren 24 uur per dag elektriciteit en zorgen voor een basisbelasting.
• Opslagcentrale: Een opslagcentrale heeft een bassin of meer waarin water wordt verzameld. Alleen wanneer de leidingen worden geopend, stroomt het water de centrale in, waardoor de energieproductie gemakkelijk kan worden gecontroleerd. Deze centrales worden meestal gebruikt als er een verhoogde vraag naar energie is.
• Pompaccumulatiecentrale: Pompaccumulatiecentrales, die een verbetering zijn van opslagcentrales, worden vaak gebruikt als er een verhoogde vraag naar energie is. Dit komt doordat water uit het lagergelegen meer kan worden opgepompt als er meer elektriciteit wordt opgewekt dan nodig is.
• Getijdenenergiecentrale: De getijdenenergiecentrale maakt gebruik van de kracht van eb en vloed. Het werkt op een vergelijkbare manier als de stroomopwaartse energiecentrale, maar maakt gebruik van de potentiële of opwellende energie van zeewater. De turbine verandert van draairichting afhankelijk van of het eb of vloed is.
• Golfenergiecentrale: Er zijn golfenergiecentrales op zee. Ze maken gebruik van de potentiële energie van golven met behulp van een hydraulische kamer. Ze bevinden zich momenteel echter nog in de testfase.

Voordelen

In Duitsland is waterkracht goed voor ongeveer zeven procent van alle hernieuwbare energie. Vanwege de geografische omstandigheden hebben windenergie op land (42 procent), fotovoltaïsche energie (20 procent), biomassa en huishoudelijk afval (20 procent) en windenergie op zee (11 procent) een groter aandeel in de elektriciteitsmix in dit land.

Toch is het de moeite waard om te blijven kijken naar waterkracht. Het grote voordeel is namelijk dat water een hernieuwbare energiebron is. Elektriciteitsproductie is hier dus zeer milieuvriendelijk en CO2-neutraal. Waterkrachtcentrales zijn ook zeer efficiënt. Ze zetten bijna 90% van de ontvangen energie om in elektrische energie.

In tegenstelling tot zonne- en windenergie is waterkracht ook gemakkelijk te plannen. Ze is het hele jaar door beschikbaar en kan gemakkelijk worden geregeld, vooral in de vorm van opslagcentrales. De opgewekte energie kan gemakkelijk worden geregeld. Dit maakt het mogelijk om de productie aan te passen aan de vraag en op een hulpbronnenefficiënte manier te werken.

Veel opslagcentrales zijn ook betrokken bij de bescherming tegen overstromingen. Ze helpen om rivieren beter bevaarbaar te maken tijdens zware regenval en droogte. Het waterpeil kan worden geregeld door het water af te dammen.

Nadelen

Aan de andere kant zijn er de nadelen van waterkracht. Sommige centrales hebben een negatieve ecologische impact. Er zijn overstromingsgebieden nodig, vooral bij stuwmeren en stuwdammen. Deze verstoren de landbouw en de lokale flora en fauna. Bovendien hebben waterkrachtcentrales veel land nodig en verbruiken ze dus veel landschap.

Door dit nadeel is de locatiekeuze voor waterkrachtcentrales bijzonder belangrijk. Omdat de bouw van waterkrachtcentrales duur is, kunnen ze alleen worden gebouwd op geschikte locaties. Ze verstoren altijd de natuurlijke loop van een waterloop en tasten het ecosysteem aan, daarom zijn er uitgebreide studies en raadplegingen nodig voor de bouw. Dit kan een lang en ingewikkeld proces zijn. Ecologische compensatiegebieden en migratiesystemen voor organismen zijn mogelijke oplossingen.

Andere punten van kritiek op waterkrachtcentrales zijn de soms noodzakelijke herhuisvesting van omwonenden, het verlies van recreatieruimte en het voorkomen van overstromingen. Dit laatste kan belangrijk zijn voor landbouwgrond. Tegelijkertijd kunnen reservoirs een hoge CO2- en methaanuitstoot veroorzaken als landgebieden met een hoog koolstofgehalte in de bodem onder water komen te staan.

Hoe houdt waterkracht verband met klimaatverandering?

Waterkracht is een van de belangrijkste hernieuwbare energiebronnen, omdat deze grondstof wordt gevoed door natuurlijke processen. In tegenstelling tot steenkool of gas wordt de hoeveelheid water die wordt gebruikt om elektriciteit op te wekken niet verminderd. Het is daarom een belangrijke manier om op een milieuvriendelijke manier elektriciteit te produceren. Als rekening wordt gehouden met risico’s zoals schade aan het ecosysteem, is het resultaat onschadelijke groene elektriciteit.

Warme, droge zomers hebben echter een negatieve invloed op het potentieel van waterkracht. De zomer van 2022 in Frankrijk toonde bijvoorbeeld aan dat belangrijke waterkrachtcentrales niet konden werken. Als er minder water stroomt, kan er namelijk minder elektriciteit worden geproduceerd. In de zomer van 2018 produceerden Zwitserse waterkrachtcentrales minder dan 25 procent van de verwachte elektriciteit. En in Oostenrijk daalde de waterkrachtproductie dit jaar in sommige gevallen zelfs met meer dan 40 procent.

Het onderzoeksproject „Climate impacts for hydropower utilisation in Germany and development of adaptation strategies for the near future“ verwacht een daling in de elektriciteitsproductie van waterkrachtcentrales. Het wijst op gerelateerde problemen zoals de groei van zeegras en verstopte filters, die kunnen leiden tot hoge kosten voor de exploitanten van de centrales.

Aan de andere kant betekenen de gevolgen van klimaatverandering, zoals het smelten van gletsjers in landen zoals Zwitserland, dat er meer waterkracht kan worden geproduceerd. Sommige kantons profiteren hiervan, maar het is moeilijk om het verlies aan waterkracht tijdens droge zomers te compenseren.

De Paraná rivier in Brazilië, Paraguay en Argentinië heeft ook historisch lage waterstanden, wat resulteert in lage waterniveaus. Hierdoor zijn de stuwmeren in landen als Brazilië minder vol, wat kan leiden tot stroomuitval. De vrees bestaat dat storingen in waterkrachtcentrales een terugval naar fossiele brandstoffen in de hand kunnen werken. In Afrikaanse landen zoals Ethiopië, waarvan sommige 80 procent van hun energie uit waterkracht halen, zijn ook problemen te verwachten als gevolg van de gevolgen van klimaatverandering.

Wat zijn de grootste waterkrachtcentrales in Duitsland en de wereld?

Er zijn meer dan 400 grote waterkrachtcentrales en duizenden kleinere centrales in Duitsland. Volgens een analyse van het federale ministerie van Milieu benut Duitsland al 80 procent van het bestaande potentieel voor waterkracht. Dit omvat ongeveer 80 procent stroomopwaartse centrales en 20 procent opslagcentrales. De rivieren Inn, Donau, Rijn, Isar, Lech, Main, Moezel, Neckar en Iller zijn het belangrijkst voor waterkracht.

De grootste waterkrachtcentrale in Duitsland is de Goldisthal pompaccumulatiecentrale in Thüringen, die zijn stroom krijgt van de Schwarza rivier, een zijrivier van de Saale. De centrale is eigendom van Vattenfall. De op één na grootste waterkrachtcentrale van het land is ook eigendom van Vattenfall: de pompaccumulatiecentrale Markersbach in Saksen. Ook het vermelden waard is de Schluchsee-centrale van de Hotzenwald Group in Baden-Württemberg. Hier bevinden zich verschillende grote energiecentrales.

Dit zijn de tien grootste waterkrachtcentrales ter wereld:

1. Drieklovendam in China
2. Baihetan waterkrachtcentrale in China
3. Itaipú-centrale in Brazilië
4. Xiluodu-krachtcentrale in China
5. Belo Monte waterkrachtcentrale in Brazilië
6. Guri-elektriciteitscentrale in Venezuela
7. Wudongde-krachtcentrale in China
8. Tucuruí-centrale in Brazilië
9. Grand Coulee-centrale in de VS
10. Xiangjiaba elektriciteitscentrale in China

Zonne-energie boekte overigens aanzienlijke vooruitgang in de recordzomer van 2022. Terwijl waterkracht leed, konden zonnepanelen meer elektriciteit produceren – lees hier meer.