Vasskraft

Mølle i Tyskland driven av vasskraft

Vasskraft, òg kalla hydroelektrisk kraft er ei nemning på energi lagra i vatn i eit gravitasjonsfelt. Energien har ofte vorte utnytta direkte, til drift av kvernkallar og vasshjul. Etter kvart har vasskraft meir og meir vorte ei nemning på elektrisk energi generert i eit vasskraftverk.

Fysikk

Vasskraftverk omformar den statiske energien lagra i massen til vatn i eit gravitasjonsfelt til elektrisk energi. Omgrepet «vasskraftverk» er misvisande, etter som det er energi og ikkje kraft som vert omforma.

Energien lagra i eit vassbasseng er

$E = mgh$,

der m er massen til vatnet i bassenget, g er tyngdeakselerasjon (9,81 m/s²) og h er høgdedifferansen mellom bassenget og turbinen. Effekten (energi per tidseining) ein kan ta ut er avhengig av tilstrøyminga av vatn (kg/s) og kan uttrykkast

$P = E/t = \frac{mgh}{t} = \left[ \frac{m}{t} \right] gh$,

der t er tid (s). Leddet m/t er vasstraumen uttrykt som masse per tidseining (kg/s), som òg kan uttrykkast som ρφ, der ρ er tettleiken til vatnet (kg/m³) og φ er vassstraumen uttrykt som volum per tidseining (m³/s), Med desse omformuleringane kan vi uttrykka effekten (i Watt) som

$P = \rho \varphi g h$.

Når vatnet kjem ut av dysa i turbinen har den statiske energien vorte omforma til dynamisk energi:

$E = \frac{1}{2}mv^2$,

der v er farten til vatne. Effekten kan no uttrykkast

$P = E/t = \left[ \frac{m}{t} \right]v^2 = \frac{1}{2}\rho \varphi v^2$.

Når tverrsnittet til dysa A er kjent kan vassstraumen uttrykkast $\varphi = A v$ (m³/s) og effekten kan skrivast

$P = \frac{1}{2}\rho A v^3$.

Fordelar

Vasskraftverk kan lett handsama svingingar i energietterspurnaden. Når det er låg etterspurnad kan ein ganske enkelt lagre vatnet i dammen til seinare bruk. Vassenergi er særs miljøvenleg. Etter at vasskraftverket er oppført vert det ikkje produsert CO₂, som ved brenninga av fossilt brensel. Vasskraftverk er immune mot svingingar i pris på brensel og er heller ikkje avhengig av import av brensel. Levetida til vasskraftverk er ofte lengre enn andre kraftverk, og prisen for å halde kraftverket ved like er låg.

Ulemper

Problema med vassenergi når det gjeld miljøet er at det kan påverke det akvatiske økosystemet. Det er til dømes påvist at oppdemming av vatn langs aust- og vest-kysten av Nord-Amerika har redusert laksebestanden på grunn av redusering av gyteplassar i elvane, sjølv om mange oppdemde elvar har fisketropper montert. Laksesmolten vert også skada når han må passere turbinar. Det vert forska på måtar å redusera miljøskadane på.

Andre problem er at vatnet som kjem ut or turbinen ofte er kaldare enn før det kjem inn i kraftverket, noko som kan føre til at heile den akvatiske faunaen vert forandra. Utbygging av vasskraftverk kan føre til at bustader må flyttast, bustader med ein mogleg verdi for ibuarane som ikkje kan erstattast. Ei anna årsak til at vasskraftverk er eit problem for miljøet er det reint estetiske. Eit tørrlagt foss eller eit nedtappa magasin er ikkje eit fint syn i elles urørt natur og er lite ynskjeleg i til dømes eit naturreservat. Difor er mange fossar verna mot vasskraftutbygging.

Produksjon og bruk

I Noreg blir 95 % elektrisitetsproduksjonen henta frå vassenergi og vassenergi blir nesten berre brukt til kraftproduksjon. Dei største vasskraftproduserande landa i 1990:

Land	Produksjon (TWh)	Installerte effekt (GW)
Canada	293	59
USA	256	87
Sovjet	233	64
Brasil	204	45
Kina	126	36
Norge	122	27
Japan	96	26
Sverige	73	16
India	66	19
Frankrike	52	20

Vassenergi i Noreg

Før elektrisiteten vart vassenergien i Noreg nytta mekanisk på staden. Vasskraft vart tidleg nytta til maling av korn, i ei lita bekkekvern eller i ei større mølle. På 1500-talet revolusjonerte oppgangssaga trelasthandelen i Norge. Oppgangssaga, og kalla vassag, nytta vassenergi til å drive eit sagblad for skjering av tømmer til plank. Byar som Moss og Uddevalla vaks på ein kombinasjon av skog, vassenergi og hamn. På 1800-talet overtok vassdrevne sirkelsager, dampmotorar vart også brukt før den elektriske motoren tok over på sagbruka. Eit anna døme er Kjerraten i Åsa som nytta vassenergi til å løfte tømmer nesten 400 høgdemeter. Eit døme frå industrien er O.A. Devolds Sønner som etablerte fabrikk i Langevåg for å nytte vassenergi der: Eit røyr gjennom fabrikktaket leia trykkvatn fram til eit stort drivhjul. Bare tre år etter Edisons glødelampe sette Devold og opp ein turbin som gav lys i fabrikklokalet, men først eit par tiår seinare vart elektrisiteten teken i bruk til å drive maskiner. Også etter at vassenergi var i bruk til produksjon av elektrisitet vart den ofte brukt av industri på staden på grunn av problem med overføring over lange avstandar. I ein kanal med sluser nyttar ein i prinsippet også vasskraft til å løfte skip og båter ved at kanalen blir etterfyllt ovanfrå av naturleg vassdrag.

I 1992 utgjorde vasskraft 8 % av Noregs produksjon av energivarer, medan olje/gass utgjorde 91 %. I 2011 hadde Noreg ein produksjonskapasitet på 122,5 TWh, NVE la 6 TWh til dette på grunn av meir nedbør (produksjon i eksisterande anlegg) - fram mot 2030 trur NVE at den gjennomsnittlege årsproduksjon vil auke med ytterlegare 5 TWh som følgje av klimaendringar. Til samanlikning har norske gasskraftverk ein årleg kapasitet på 6 TWh og vindkraftverk 1 TWh i 2011. I Noreg er om lag 95 % av elektrisiteten produsert i vasskraftverk. Noregs produksjon, import og eksport av elkraft 1940-2010 (TWh):

År	1940	1950	1960	1970	1980	1985	1990	2000	2010a
Produksjon	9,2	16,9	31,1	57,6	84,1	103,3	121,8	142,7	122,8
Import	0,0	0,0	0,2	0,8	2,0	4,1	0,3	1,5	14,6
Eksport	0,0	0,0	0,08	1,6	2,5	4,6	16,2	20,5	7,1

^aTal for 2010 inkluderer 5,6 TWh varmekraft og 0,90 Twh vindkraft.

For meir om dette emnet, sjå Vasskraftverk.

Andre typar vassenergi

• Bølgjeenergi - utnytting av energien i havbølgjer
• Tidevasskraft - utnytting av energien i tidevatnet
• Saltenergi - Utnytting av energien ved blanding av ferskvatn og saltvatn

Bakgrunnsstoff

Commons har multimedia som gjeld: Vasskraft

• Olje- og Energidepartementet
• Norsk Vasskraft- og Industristadmuseum
  Denne teknologiartikkelen er ei spire. Du kan hjelpe Nynorsk Wikipedia gjennom å utvide han.