Waterkracht


Energie van de zon drijft de grote-waterkringloop, waarin oppervlaktewater verdampt en vervolgens precipiteert in de vorm van regen of sneeuw. Het (smelt)water voedt onder meer rivieren die het water weer afvoeren naar zee. Als het water voldoende snel stroomt, geholpen door hoogteverschillen in het landschap, kan daarmee direct een turbine worden aangedreven om stroom op te wekken. Om altijd verzekerd te zijn van voldoende aanvoer van water en daarmee van voldoende stroomproductiecapaciteit, ook in tijden van weinig neerslag, worden er dammen opgeworpen om een watervoorraad aan te leggen. Het stuwmeer dat zo ontstaat kan, afhankelijk van de geografie van het gebied, enorm uitgestrekt zijn.

Impact van grootschalige waterkracht

Hoewel waterkracht geen emissies veroorzaakt naar de atmosfeer, is de invloed op de omgeving toch vaak ingrijpend: natuurgebieden en soms ook landbouwgronden gaan verloren en bewoners moeten hun huizen in de steek laten. Voor de omstreden Drieklovendam in de Yangzi-rivier, China, moesten 1,1 miljoen mensen verhuizen. De dam, 2,3 km lang en 185 meter hoog, die in 2006 voltooid is, moet een stuwmeer van 600 km lengte tegenhouden. Behalve talloze dorpen zijn er ook tientallen fabrieksterreinen onder het water verdwenen. De top 3 waterkrachtlanden zijn China, Brazilië en Canada, zoals weergegeven in de onderstaande tabel.


Land Productie (TWh) Deel van de elektriciteitsproductie (%)
China 694 14,8
Brazilië 403 80,2
Canada 376 62,0
VS 328 7,6
Rusland 165 15,7
India 132 13,1
Noorwegen 122 95,3
Japan 85 7,8
Venezuela 84 68
Zweden 67 42,2
Tabel 1. Grootste waterkrachtproducenten, data van 2010. Bron: IEA 2013dw

Rond 20% van de totale wereldelektriciteitsproductie is van waterkracht afkomstig. Er zijn ongeveer 65 landen waar meer dan de helft van de elektriciteitsproductie uit waterkracht komt, 13 landen waar het waterkrachtaandeel meer dan 80% is, en 13 landen die hun elektriciteitsproductie vrijwel uitsluitend op waterkracht hebben gebaseerd. Tot die laatste categorie behoort ook Noorwegen, met een waterkrachtaandeel van meer dan 95%.

Conversietechnologie voor waterkracht

Een waterkrachtcentrale is een elektriciteitscentrale waarbij de elektriciteit wordt opgewekt door stromend of vallend water. Er bestaan drie typen waterkrachtcentrales:
Riviercentrales: In riviercentrales wordt gebruik gemaakt van relatief snelstromende rivieren met een groot debiet. In Nederland zijn er in de Maas en de Lek van deze centrales geplaatst.
Stuwdamcentrales: Een groot stuwmeer waar een grote watervoorraad wordt aangelegd. Via aparte leidingen wordt dit water over een grote afstand naar een lager gelegen gebied geleid. Hierbij krijgt het water voldoende snelheid om een turbine in beweging te zetten, die op zijn beurt een generator aandrijft. Dit type waterkrachtcentrales, dat in Nederland echter niet voorkomt, heeft vaak een enorme productiecapaciteit.
Hooggebergtecentrales: Hooggebergtecentrales werken op een vergelijkbare wijze, maar doen het met een relatief klein spaarbekken. Het met een relatief klein debiet uitstromende water "valt" naar beneden; het gaat bij dit type centrales om hoogteverschillen die vaak meer dan 500 m bedragen. Het water krijgt zo een zeer hoge snelheid, waardoor met een veel kleiner debiet dan bij een stuwdamcentrale een vergelijkbare hoeveelheid elektriciteit opgewekt kan worden.

Met een stuwmeer kan waterkracht ook gebruikt worden als vorm van energie-opslag. De IEA rekent aan de hand van het schema in figuur 1 op ongeveer 70% rendement (Inage 2009w).


Figuur 1. Waterkracht met opslag. Bron: Inage 2009w, welke ook verscheen in: IEA 2013dw

Waterkrachtpotientieel

Het waterkrachtpotentieel is afhankelijk van de beschikbaarheid van stromend water en de geografie van het terrein. Wereldwijd zijn er ongeveer 150 landen met waterkrachtpotentieel. Wereldwijd wordt het totale technisch haalbare potentieel geschat op 14.576 TWh per jaar. Circa 80% van het potentieel is nog niet ontwikkeld, maar zou economisch rendabel ontwikkeld kunnen worden. Het resterende potentieel bevindt zich voor het merendeel in Azië. Met name in Europa is een groot deel van het potentieel gerealiseerd, zie figuur 2.


Figuur 2. Waterkrachtpotentieel. Bron: IEA 2013dw, op basis van data van IPCC 2011

Waterkracht in Nederland

In het vlakke Nederland is het waterkrachtpotentieel beperkt. In onze waterkrachtcentrales kan de energie niet uit een groot hoogteverschil of uit hoge stroomsnelheden worden gehaald, maar wordt de energie gehaald uit het drukverschil voor en achter de turbine; men gebruikt hiervoor een reactieturbine. Nederland heeft vier middelgrote waterkrachtcentrales: in Alphen/Lith, Linne, Maurik en Hagestein. De centrales in Roermond en Gramsbergen zijn aanzienlijk kleiner, zoals te zien is in tabel 2.


Locatie Vermogen (MW) Productie in 2005 (GWh) Vistrap Visgeleidingssysteem Eigenaar In bedrijf sinds
Maas, Alphen/Lith 14 45 Ja Nee Nuon 1990
Maas, Linne 11 32 Ja Nee Essent 1989
Nederrijn, Maurik 10 24 Ja Nee Nuon 1988
Lek, Hagestein 1,8 5 Ja Nee Nuon 1958
Roer, Roermond 0,2 1,3 In ontwerp Nee Nuon 2000
Vecht, Gramsbergen 0,1 0,3 Ja Nee Essent 1988
Tabel 2. Waterkracht in Nederland. Bron Milieucentraal 2013w

De afgelopen jaren (2007-2012) bedroeg het totaal opgesteld vermogen 37 MW (CBS 2013iw). De maximale hoeveelheid energie die geleverd kan worden is daarmee 37 MW maal 8760 uur/jaar = 324.120 MWh/jaar, ofwel 324 GWh/jaar onder optimale omstandigheden. De elektriciteitsproductie van een waterkrachtcentrale wordt beïnvloed door de waterstand en valt daarom in de praktijk lager uit. Waterkracht in Nederland bereikte een productie van 57-105 GWh in de periode 2010-2012 (CBS 2013iw), wat leidt tot een capaciteitsbenutting van 18-32%.

Er zijn overigens nog andere mogelijkheden om elektriciteit te produceren uit waterkracht: langs de kust kan gebruik worden gemaakt van getijden- of golfenergie, of van de overgangszone tussen zout en zoet water. Deze technieken zijn deels nog in ontwikkeling of hebben, zoals in het geval van getijdenenergie, voor Nederland nauwelijks economische betekenis.

Bronnen

CBS 2013iw,
Inage 2009w,
IEA 2013dw,
CBS 2013iw, CBS, Hernieuwbare energie; capaciteit, binnenlandse productie en verbruik, geraadpleegd 6 november 2013
IEA 2013dw, IEA Technology Roadmap Hydropower, geraadplaagd 6 november 2013
IPCC 2011, IPCC (2011), Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation, Special Report prepared by Working Group III of the IPCC: Executive Summary. Cambridge University Press, Cambridge, UK and New York, NY, USA.
Inage 2009w, Inage, S. Prospects for Large-Scale Energy Storage in Decarbonised Power Grids, IEA Working Paper, IEA/OECD, Paris, geraadplaagd 6 november 2013
Milieucentraal 2013w, Milieucentraal - Waterkracht, geraadpleegd 6 november 2013

Laatste wijziging: 04-03-2016
Creative Commons-Licentie
Deze publicatie valt onder een Creative Commons licentie. Zie hiervoor het colofon.