Alles over de groene lifestyle

Waterkracht

Waterkracht is een manier om duurzame energie op te wekken uit de natuurlijke beweging van water. Deze bewegingen kunnen voortkomen uit temperatuurverschillen, golfslag, hoogteverschillen in de topografie, of uit de invloeden van de Zon en de Maan. Hoewel waterkracht in vroegere tijden direct als mechanische energie werd gebruikt (denk aan het schoepenrad in de rivier), wordt deze mechanische energie tegenwoordig benut om een turbine aan te drijven. Deze turbine wekt stroom op, die vervolgens aan het stroomnet wordt geleverd.

Waterkracht wordt in grote delen van de wereld al op redelijk grote schaal toegepast, maar is niet geheel zonder haken en ogen. Hier bespreken we diverse vormen van waterkracht en wat de specifieke voor- en nadelen zijn.

Waterkrachtcentrale

Een waterkrachtcentrale maakt gebruik van stromend of neerstortend water om een turbine in beweging te brengen. De centrales worden meestal geplaatst in rivieren, in een kunstmatige stuwdam. De dam zorgt ervoor dat het water zich op grote hoogte ophoopt, om vervolgens door een nauwe gang met hoge snelheid langs de turbine te worden geforceerd. De turbine bestaat uit een ronddraaiende schijf (rotor) die in een stationaire weekijzeren cilinder (stator) draait. Hoewel waterkracht volledig uitstootvrij is, kleven er wel grote nadelen aan het concept. In de eerste plaats kan door het afdammen van een rivier een compleet ecosysteem onder druk komen te staan. Denk hierbij aan de Chinese drieklovendam, die er eigenhandig voor heeft gezorgd dat de Yangtze-dolfijn nagenoeg uitgestorven is. In gevallen waar afdamming niet nodig is, kan de geforceerde stroming er alsnog voor zorgen dat waterdieren in een shock raken en overlijden. Daarnaast zorgt een buitensporige opeenhoping van organismen (algen) achter een stuwdam voor chemische reacties waarbij ongewenst veel CO2 vrijkomt.

Waterkrachtcentrale

A. Stuwmeer, B. Krachtcentrale, C. Turbine, D. Dynamo, E. Inlaatfilters, F. Leiding, G. Hoogspanningskabels, H. Rivier.

Getijdenenergie

Getijdenenergie maakt gebruik van het verschil in waterhoogte tussen eb en vloed. Er zijn verschillende systemen werkbaar:

  • Sluizen: de sluizen sluiten zich bij het wisselen van de getijden, waardoor een niveauverschil ontstaat. Zodra het niveauverschil maximaal is, worden de sluizen geopend en raast het water langs de turbines. Is het niveau aan beide zijden van de sluis weer egaal, dan worden de sluizen weer gesloten en begint de cyclus opnieuw.
  • Watermolen: een watermolen is een schoepenrad dat in beweging wordt gebracht door de getijdenstroming. Een moderne variant is een soort drijvende turbine, die als een soort onderwater “windmolen” zijn energie onttrekt aan het stromende water.
  • Spaarbekkens: op hoger gelegen gebieden wordt het water van de vloed opgespaard. De ontstane lagunes stromen bij eb gecontroleerd leeg via een turbine.

De kracht van de getijden wordt al sinds de middeleeuwen benut, maar voor het opwekken van stroom wordt deze waterstroming nog nauwelijks gebruikt. Omdat de getijden zeer voorspelbaar zijn en van voldoende energie voorzien zijn, kan getijdenenergie in de toekomst een interessante en grootschalige aanvulling worden op de productie van groene energie. Nadeel bij getijdenenergie, is dat de normale cyclus van eb en vloed lokaal verstoord wordt, wat slecht is voor de marine biologie.

Golfslagenergie

Golfslagenergie maakt gebruik van de snel wisselende waterniveaus bij golfslag. Er zijn vier methodes om dit bewerkstelligen:

  • Luchtkolom: deze techniek maakt gebruik van de op-en-neer oscillerende luchtkolom in een gesloten klok, waarbij de randen onder water hangen. De stromende lucht wordt langs een turbine geleid, die de energie opwekt.
  • Toppen vangen: in een statisch verankerde bak worden de toppen van de golven opgevangen. Het opgevangen water stroomt via een turbine weer terug.
  • Vlotters: een volledig ondergedompelde cilinder wordt bij het passeren van een golf door de toegenomen waterdruk ingedrukt. Is de golf voorbij, dan wordt de cilinder door de samengeperste lucht uitgedrukt. Deze op-en-neer beweging wordt omgezet in elektriciteit.
  • Kanalen: taps toelopende kanalen zorgen ervoor dat het water van de golven sneller gaat stromen. Het water kan dankzij de toenemende stroomsnelheid omhoog stromen, waarna het via een turbine weer naar beneden wordt gestort.

Golfslagenergie wordt nog niet veel toegepast, omdat het moeilijk is golfslag te voorspellen en omdat systemen niet voldoende stormbestendig zijn.

Blauwe energie

Blauwe energie, ook wel osmotische energie genoemd, komt voort uit het verschil in zoutconcentratie tussen zoet- en zout water. Hoewel de techniek tot voor kort vanwege de kosten van het membraan onbetaalbaar was, heeft de uitvinding van een nieuw op plastic-gebaseerd membraan de blauwe energie een nieuwe toekomst gegeven. In een zogenaamde PRO centrale worden twee aparte compartimenten met zoet en zout water via een membraan in contact met elkaar gebracht. Vanwege het proces van osmose sijpelt het water via het membraan van het zoete naar het zoute water. In de zoutwatertank zal hierdoor geleidelijk aan een hoge druk ontstaan. Het resulterende brakke water wordt onder hoge druk via een turbine afgevoerd, waar elektriciteit wordt opgewekt. Tot 2010 zal er aan de afsluitdijk een proefinstallatie draaien. De focus bij deze installatie ligt bij het maximaliseren van de opbrengst van een PRO-systeem.

He is uitgerekend dat iedere m3 zoet water een megawattseconde aan blauwe energie kan leveren. Aangezien in Nederland per seconde ongeveer 3300m3 zoet water de zee in stroomt, betekent dit in Nederland een maximale energieproductie van ongeveer 3300MW.