Vandkraft
Vands kraft kan omsættes til energi. At udnytte højdeforskel er den traditionelle metode til at omdanne vandkraft til energi. Man lader strømmende eller faldende vand oppefra løbe gennem en vandturbine. Vandets bevægelse får turbinen til at rotere og derved genereres elektricitet. De tidlige vandmøller benyttede direkte vandets energi til at drive eksempelvis tunge møllekværne. Via tandhjul og drivremme kunne vandmøllernes rotation både benyttes i landbruget og i de første industrivirksomheder.
I dag findes der talrige forskellige teknikker, der kan udnytte vand som energikilde. Ud over dæmninger i forskellige størrelser er der også systemer til at omdanne kraft fra bølger og tidevand til elektricitet
Traditionel vandkraft med dæmninger og vandturbiner
Traditionel vandkraft skabes ved at udnytte den energi, der bliver skabt af faldende eller strømmende vand. På verdensplan er vandkraft en af de mest udbredte former for vedvarende energikilder, og omkring 150 lande har vandkraft i større eller mindre grad.
Kina er det land, der producerer mest energi fra vandkraft, og Kina har også verdens største enkeltstående kraftværk i form af tre-kløfters-dæmningen (Three Gorges Dam) med et vandreservoir på 600 kilometers længde Eksternt link om projektet “De 3 slugter”.
I eksempelvis Schweiz, Indien og USA udgør vandkraft også en pæn del af den samlede energiproduktion.
Dæmningskonstruktioner hvor opmagasineret vand ledes gennem vandturbiner er en velgennemprøvet metode til at høste vandets energi. Højdeforskel i kombination med store mængder af strømmende vand (floder) er afgørende for effektiv vandkraft.
Vandkraft i Danmark, Norge og Sverige
I lande uden store højdeforskelle (som Danmark) spiller den traditionelle vandkraft kun en lille rolle. I 2015 bidrog vandkraft således kun med 0,1 procent af den samlede danske elproduktion.
I andre nordiske lande som Norge og Sverige er der store niveauforskelle i landskabet, og dermed gode geografiske betingelser for vandkraft. Da de nordiske lande udveksler energi med hinanden får Danmark en del af elektriciteten fra vandkraft. De norske og svenske vandkraftanlæg fungerer som et fælles ”el-lager”, som også Danmark kan trække på i de perioder, hvor der ikke er tilstrækkelig energiproduktion fra vores vindmøller og solceller til at dække behovet.
Fordele og ulemper ved traditionel vandkraft
Vandkraft er en vedvarende energikilde. Vandet passerer gennem turbinerne og bliver hverken forbrugt eller forurenet i processen. Vandets naturlige kredsløb med fordampning, nedbør og bevægelse fra et højere til et lavere niveau ændres principielt ikke ved, at vi opsamler noget af vandets energi undervejs. Desuden er der ingen CO2udledning ved brug af vandkraft.
Hvis vandkraft skal udnyttes i stor skala, medfører det ofte en form for dæmningsbyggeri. Jo mere vand, der opdæmmes i et højtliggende reservoir – jo mere energi. Men store dæmninger ødelægger store naturområder. Skove går til grunde, og dyr må flygte. Ganske ofte bliver ligeledes mennesker flyttet for at give plads til dæmningen, og den sø, der dannes bag dæmningen. Nogle gange er hele byer blevet evakueret til fordel for et dæmningsprojekt. Da den omtalte tre-kløfters-dæmning i Kina skulle bygges, måtte man evakuere over én million mennesker og genhuse dem andre steder.
Når man afbryder en flods oprindelige forløb, giver det også problemer for fisk, vandpattedyr, krebsdyr og insekter. Dyrenes naturlige transportvej til og fra gyde- og ynglepladser, jagtområder og overvintringsskjul forsvinder eller bliver ødelagt. Vandets iltindhold bliver ændret og mange organismer dræbes, når de suges ind i vandturbinerne eller de bliver fanget i iltfattige lommer i de kunstige søer, der dannes foran dæmningen.
Alternative former for vandkraft – status og fremtid
Foruden dæmninger der udnytter vands højdeforskel til at drive turbiner, er der en række andre teknikker til at høste vandets energi.
Tidevandsturbiner kan placeres i områder, hvor der er stor forskel mellem ebbe og flod. Derved kan turbinerne udnytte tidevandets bevægelse til at danne elektricitet. Anlæggene fungerer bedst, hvis de kan afskære et helt vandområde som eksempelvis en flodudmunding, men dermed vil tidevandsturbinerne sandsynligvis medføre de samme negative miljøpåvirkninger som traditionelle dæmninger. Ny turbineteknologi og alternativ placering af turbinerne (for eksempel midt ude i en tidevandslagune) er under afprøvning. Hvis udviklingen forløber som planlagt kan tidevandsturbiner vise sig at rumme et stort potentiale som en af fremtidens energiløsninger.
Sådan fungerer tidevandsenergi
Bølgeenergi er en fællesbetegnelse for flere forskellige teknikker, der omdanner bølgers energi til elektricitet. De fleste af os har badet et sted, hvor der er kraftige bølger, og hvis man en enkelt gang har prøvet at blive væltet af en bølge, forstår man umiddelbart, at bølger rummer enorme mængder af energi. Bølger brydes mod kysten året rundt og hele døgnet. Bølger er derfor en indlysende energikilde.
Anlæg, der omsætter bølgeenergi til elektricitet, er fortrinsvis konstrueret som flydende strukturer, hvor en form for turbine bevæges, når bølger rammer strukturen. En generator i turbinen forvandler bevægelsesenergien til elektrisk energi, og dermed er bølgeenergianlæg helt sammenlignelige med dæmninger og tidevandsturbiner. Bølgekraft har dog nogle indlysende fordele. Anlæggene kan placeres uden markante miljøpåvirkninger. I modsætning til vindmøller kan bølgeanlæg producere energi både ved lave vindhastigheder og i stormvejr.
Bølgeenergianlæg er en forholdsvis ny teknologi, og anlæggene er indtil videre for kostbare at opføre og for dyre at vedligeholde til at være et konkurrencedygtigt alternativ til andre energikilder. Danmark havde i slutningen af 2015 tre bølgekraftprojekter, der kun befandt sig på demonstrationsstadiet
Du kan læse mere i nedenstående to links;
Læs artiklen i Videnskab.dk, hvor forskere fortæller om status for bølgeenergi i Danmark
Vandstrømme. Oceanernes store strømme såsom Golfstrømmen og Humbolt-strømmen er enorme energikilder, hvis de kan udnyttes. USA’s ”Bureau of Ocean Energy Management (BOEM)” opsummerer potentialet i denne video Energi fra havstrømme – engelsk link
Også mindre lokale havstrømme rummer store mængder af energi. Et amerikansk projekt foreslår for eksempel konstruktion af en række undervandsturbiner, der hver består af tre vinger. Strukturen på vingerne bevirker, at de indbyggede skodder lukker sammen, når vandet flyder i den retning, som vingerne bevæger sig. Havstrømmen får dermed vingerne til at dreje rundt. En generator i turbinen konverterer den roterende bevægelse til elektricitet. Teknikken kan sammenlignes med vindmøller, men anlægget er placeret på havbunden, og det drives af havstrømme i stedet for vind. http://crowdenergy.org/
I mindre målestok forsøger en række udviklere at opfinde små, prisbillige og mobile vandturbiner, der kan skabe elektricitet i ethvert vandløb, hvor der er en smule vandbevægelse. I en fremtid baseret på lokal energiproduktion med solfangere på alle bygninger og jordvarmeanlæg i baghaver og fællesarealer vil strømproduktion fra vandløb nemt kunne integreres.
Saltkraft- når saltvand møder ferskvand. Når et vandløb (bæk, å eller flod)løber ud i havet, vil en mængde ferskvand møde en stor mængde havvand. Derved opstår en energiudveksling, der muligvis kan udnyttes til at skabe elektricitet. Havvandet indeholder salt, og saltkoncentrationen vil ”tiltrække” vand fra en opløsning med mindre saltindhold (som en å). Processen er almindelig forekommende i alle levende organismer og kaldes osmose, hvis den finder sted, hvor vand passerer gennem en skillevæg (membran) mellem en salt væske og en fersk væske.
I en menneskekrop er skillevæggene typisk cellevægge, der ved hjælp af osmose og andre processer sikrer, at en tilpasset mængde vandmolekyler vandrer ud og ind af cellerne, så det osmotiske tryk forbliver stabilt. Hvis ikke processen styres, vil vand fortsætte med at trænge ind i cellen indtil den sprænges af trykket. Osmose kan ses i praksis, når man koger kartofler. Ved at tilsætte en smule salt i vandet opnår man, at der er ensartet saltkoncentration i kogevandet og inde i kartoflernes celler. Derfor er kartoflerne intakte efter kogningen. Hvis man udelader saltet bliver kartoflerne hurtigt bløde og går nemt itu (kartoffelmos).
Hvis man i stedet for osmose i de levende organismer konstruerer et stort anlæg, hvor en flods ferske vand ledes ind i én beholder mens havvand ledes ind i en nabobeholder, kan man efterligne kroppens osmotiske proces. Når de to beholdere adskilles af en membran, der tillader vand at passere, kan man skabe en markant vandbevægelse. Ferskvand vil trænge igennem membranen for at udligne forskellen i saltkoncentration på de to sider af membranen. Dermed vil vandtrykket i saltvandsbeholderen stige. Dette tryk (vandpres) kan drive en turbine og skabe elektricitet (osmosekraftværk).
Hvis man omvendt påfører saltvand et ferskvandstryk, der overstiger det osmotiske tryk, vil strømmen af vandmolekyler vende. Processen kaldes ”omvendt osmose” og benyttes især til at omdanne saltvand til ferskvand. Denne proces er dog energikrævende i stedet for at skabe energi.
