Waterkrachtcentrales

Waterkrachtcentrales produceren meestal elektriciteit, maar dat is niet noodzakelijk het meest efficiënt.

Bijna alle waterkrachtcentrales produceren elektrische energie, of het nu om grote of kleine installaties gaat. Het lijkt vanzelfsprekend, maar dat is niet zo. Bijna tweeduizend jaar lang werd waterkracht ingezet voor het produceren van mechanische energie, waarmee machines rechtstreeks werden aangedreven. Die ouderwetse aanpak is efficiënter en zou vandaag veel voordelen kunnen opleveren, vooral voor kleinschalige systemen.

De efficiëntie van ‘watermotoren’ is in de loop van de eeuwen flink toegenomen. Houten waterwielen konden slechts een kleine hoeveelheid energie uit stromend water omzetten in mechanische energie: het rendement bedroeg 5 tot 15 procent voor een horizontaal waterwiel, 20 tot 30 procent voor een verticaal onderslagrad, en 50 tot 60 procent voor een verticaal bovenslagsrad. IJzeren waterwielen, die ingang vonden in de late achttiende eeuw, haalden een efficiëntie van 65 tot 85 procent. Waterturbines, die werden ontwikkeld in de negentiende eeuw en ook vandaag worden gebruikt voor het opwekken van elektriciteit, hebben een rendement van tenminste 85 procent.

Toch zijn de waterkrachtcentrales van vandaag minder efficiënt dan die uit vroegere eeuwen. In een hedendaagse waterkrachtcentrale zet een generator de omwentelingsenergie van de as om in elektriciteit. Die elektriciteit wordt vervolgens opnieuw omgezet in omwentelingsenergie door de elektrische motor van de machine. Omdat er bij elke omzetting energie verloren gaat, bedraagt het totale rendement van een moderne, kleinschalige waterkrachtcentrale slechts 40 tot 70 procent. Daarmee is ze even ongeveer even efficiënt als een houten bovenslagsrad uit de middeleeuwen, en minder efficiënt dan een ijzeren waterwiel uit de achttiende eeuw.

Als we een moderne waterturbine zouden gebruiken voor het rechtstreeks aandrijven van machines, dan zou het totale rendement van een kleine waterkrachtcentrale tenminste 85 procent bedragen. Dankzij die hogere efficiëntie zouden er veel meer waterbronnen in aanmerking komen voor energieproductie. Omdat er minder water nodig is voor de productie van energie, worden alle componenten van de installatie ook gereduceerd in omvang en dus in kost.

Veel NGO’s houden zich bezig met de introductie van waterkrachtcentrales in ontwikkelingslanden. Slechts een paar van hen, zoals Campo Nuevo in Bolivië en het Center for Rural Energy in Nepal, mikken niet op de productie van elektriciteit. Hun systemen drijven machines aan via een directe, mechanische verbinding. Sommige van deze installaties produceren ’s nachts, wanneer er geen mechanische energie nodig is, ook elektriciteit voor verlichting.