Mfrhtyj

Vattenkraft är energi som utvinns ur strömmande vatten i ett vattenkraftverk. Strömmarna kan finnas i vattendrag, eller skapas genom temperaturskillnader i världshaven eller som tidvattenströmmar. Även konstgjorda vattendrag kan användas. Det man vanligen avser med vattenkraft är utvinning av den lägesenergi som vattnet har fått i sitt naturliga kretslopp genom soldriven avdunstning följt av nederbörd på högre liggande markområden. Vatten från regn eller smält is/snö samlas upp i floder och sjöar. När vattnet från en damm strömmar ner till ett i strömmen anlagt vattenkraftverk utvinns den kraft som definieras av nivåskillnaden i meter mellan vattenytan i dammen och på nedsidan av kraftverket samt vattenflödet i kubikmeter per sekund.

Fram till mitten av 1800-talet nyttjades vattenkraften främst genom att placera vattenhjul i forsar och fall för drivning av exempelvis kvarnar som malde säd eller som drivkälla för smideshammare och andra direktdrivna maskiner. Under 1800-talet började vattenturbiner allmänt användas , vilket möjliggjorde utnyttjandet av såväl högre fallhöjd som större total vattenkraft, än vad förhållandet varit vid de gammalmodiga vattenverken. I en turbin omvandlas energin till mekanisk energi som driver en generator som alstrar elektrisk energi. Under sista decenniet av 1800-talet utvecklades också den elektriska transmissionen, så att vattenkraften kom att kunna försörja fabriker och konsumenter med kraft på platser som låg långt från själva kraftverket.^[1]

Vattenkraften är reglerbar och kan snabbt anpassas till de förändringar som sker i konsumtionen av el. Möjligheten att reglera vattenkraftproduktionen är en viktig egenskap för att kunna bygga ut annan förnybar kraftproduktion, som t.ex. vindkraft eller solenergi, i större omfattning i hela norra Europa.

Historia |

Detta avsnitt är en sammanfattning av Vattenkraftens historia

De första vattenkraftverken fanns i Kina. Omkring år 1200 byggdes de första vattenkraftanläggningarna i Norden. I nästan 700 år har vattenkraften nyttjas i Norden, länge som ett vattenregale.^[2]

Skvalthjul med vertikal axel kom ungefär år 1250. Ett skvalthjul fungerar så att vatten leds fram till en vertikal axel med ett skovelhjul med skovlar, som står över ett vattendrag. Det rinnande vattnet gör så att hjulet börjar rotera och via axeln drivs en kvarnsten för malning av säd. Under senare medeltiden och nya tiden kom det horisontalaxlade vattenhjulet att utvecklas. En mängd försök att utveckla det horisontella vattenhjulet gjordes under 1700-talet och början av 1800-talet.^[3][4]

Svensken Christopher Polhem (1661-1751) uppfann en konstruktion som gjorde det möjligt att transportera vattnets kraft någon kilometer från forsen, genom att långa rörliga stänger kopplades till ett vattenhjul. Christopher Polhem kallade sin uppfinning för stånggång.^[3][5]

I Frankrike utfäste 1826 Sociéte d'Ecouragement pour l'industrie Nationale ett pris värt 6 000 franc till den som kunde konstruera ett horisontellt vattenhjul med skedformade skovlar som uppfyllde vissa krav på verkningsgrad m.m. Det vinnande inslaget lämnade den unge ingenjören Benoît Fourneyron. Hans konstruktion Fourneyronturbinen räknas som den första praktiskt användbara vattenturbinen.^[4]

Under mitten och slutet av 1800-talet fick vattenkraften ett rejält uppsving. Turbiner ersatte vattenhjulen vilket gjorde att utbytet av kraft blev mycket högre och man började under 1880-talet att omvandla kraften till elektricitet. År 1826 lade fransmannen Jean Victor Poncelet fram ett förslag om en vattenturbin där vattnet strömmar in och ut radiellt. Poncelet kom dock aldrig att förverkliga sin idé. Samuel B Howd kom att bygga det första praktiskt användbara turbinen av det här slaget. Han fick patent på det 1838. Det stora genombrottet för den här turbintypen kom med James B Francis utvecklingsarbete. Francis lyckades konstruera en turbin med mycket bättre prestanda än Howds.^[6]

Staden Lowell, belägen där floderna Concorde och Merrimac förenas, var ett centrum för Amerikas textilier och vattenkraft utnyttjades i stor skala. Francis utförde under 1840-talet flera experiment där han jämförde prestandan mellan Fourneyronturbinen och sin egen konstruktion. I Fourneyronturbinen strömmar vattnet inifrån och utåt. I sin ursprungliga form kom Francisturbinen att användas i begränsad utsträckning. Efter år 1860 kom turbintypen att utvecklas och modifieras. Engelsmannen James Thomson gjorde betydelsefulla förändringar av Francis turbin. Thomson försedde turbinen med rörliga ledskolvar och ett spiralformat tryckskåp.^[7]

Produktion |

Vattenkraftproduktionen byggdes ut kraftigt i Europa och Nordamerika fram till 1980-talet. Idag sker en omfattande vattenkraftsutbyggnad i Latinamerika och Asien.^[8]

Stora vattenkraftverk |

Damm	Land	Öppnad	Effekt	Årsproduktion
Tre raviners damm	Kina	2008/2011	18 300 MW (2008), 22 500 MW (vid färdigställandet)	84,4 TWh
Itaipú	Brasilien/Paraguay	1984/1991	14 000 MW	93,4 TWh
Guri	Venezuela	1986	10 200 MW	46 TWh
Grand Coulee	USA	1942/1980	6 809 MW	22,6 TWh
Sayano Shushenskaya	Ryssland	1983	6 721 MW	23,6 TWh
Robert-Bourassa	Kanada	1981	5 616 MW
Churchill Falls	Kanada	1971	5 429 MW	35 TWh
Järnporten	Rumänien/Serbien	1970	2 280 MW	11,3 TWh

Största svenska vattenkraftverken |

Damm	Vattendrag	Öppnad	Effekt	Årsproduktion
Harsprånget	Luleälven	1951	977 MW	2,13 TWh
Stornorrfors	Umeälven	1958/1985/2010	599,4 MW	2,25 TWh
Porjus	Luleälven	1914	480,6 MW	1,23 TWh

Beräkning av tillgänglig effekt |

En vattenkraftsresurs kan utvärderas utifrån dess tillgängliga effekt. Effekten beräknas med hjälp av en funktion som beror av flödets hastighet och det "piezometriska huvudet"^[9], vilket är vattnets energiinnehåll per viktenhet. Det "stastiska huvudet" är direkt proportionellt mot vattnets fallhöjd och det "dynamiska huvudet" beror av vattnets hastighet.

Med kraftekvationen beräknas den effekt som kan utvinnas från fallande vatten:

P=ηρQgh{displaystyle P=eta ,rho ,Q,g,h}

där

P: turbinens effekt i kilowatt

η: turbinens verkningsgrad

ρ: vattnets densitet i kilogram per kubikmeter

Q: vattnets flödeshastighet i kubikmeter per sekund

g: gravitationskonstanten i meter per sekundkvadrat

h: höjdskillnaden mellan inlopp och utlopp i meter

Alternativ vattenkraft |

Det går att utvinna energi ur vågor, så kallad vågkraft, och ur tidvatten med hjälp av tidvattenkraftverk. Dessutom finns försök att utvinna energi ur långsamt strömmande vatten med anläggningar som liknar vindkraftverk under vatten och som inte behöver dammar. Energitätheten i långsamt strömmande vatten är låg och anläggningarna behöver bli mycket stora för att få någon egentlig betydelse. Den synliga miljöpåverkan blir mindre än med dagens vattenkraftverk, men investeringarna är i dag avsevärt mycket större, varför de i dagsläget inte är genomförbara annat än i experimentell skala. Det är troligt att de endast får en marginell betydelse.^[10]

Miljöpåverkan |

Kraftverksdammar utgör vandringshinder för de fiskarter som företar vandringar (vanligast lekvandring). Detta gäller till exempel asp, vimma, id, ål, lax, havsöring, färna, nejonögon, sik, harr, öring, röding och elritsa. Flera svenska lax- och havsöringstammar har slagits ut och asp, ål, vimma, flodnejonöga och havsnejonöga är upptagna på rödlistan över hotade arter.^[11]Flodpärlmusslan är också starkt hotad till följd av öringens tillbakagång i och med att den lever i fiskens gälar under sitt första levnadsår. Vattenmagasin med stor regleringshöjd får genom den onaturliga nivåskillnaden mellan hög- och lågvatten ett stört ekosystem. Detta beror på att den huvudsakliga produktionen av djur och växter normalt sker vid stranden ned till cirka 6 meters djup.^[12] De konstanta svängningarna i vattenstånd gör att näringsämnen transporteras bort från den produktiva strandzonen så att till exempel de norrländska vattenmagasinen drabbas av näringsbrist. Nedströms dammen kommer den gamla strömfåran att vara ömsom torr och ömsom ha högvatten - en förändring i levnadsmiljön som blir svår att anpassa sig till för samtliga arter. I uppströmsdammen får man också en kraftig förändring, där bland annat bottenförhållandena förändras genom sedimentering.

Se även |

• Vattenreglering


• Swentec


• Vattenkraft i Sverige


• Lista över vattenkraftverk i Sverige

Referenser |

Noter |

1. 
   ^ Spade, Bengt (1993). Kraftöverföringen Hellsjön – Grängesberg: en 100-årig milstolpe i kraftteknikens historia. 
   


2. 
   ^ Brunnström, Lasse (2001). Estetik & ingenjörskonst: den svenska vattenkraftens historia 
   


3. ^ [a b] Åberg, Alf (1962). Från skvaltkvarn till storkraftverk 
   


4. ^ [a b] Sundin, Bosse (1987). Att få vatten på sin kvarn; om kvarnar i historien 
   


5. 
   ^ Rydberg, Sven m.fl. (1989). Svensk teknikhistoria 
   


6. 
   ^ Smith, Norman (1975). Man and Water, A History of Hydro Technology 
   


7. 
   ^ Hunter, Louis C.A (1780-1930). History of Industrial Power in the United States. "1: Waterpower" 
   


8. 
   ^ Back, Mats (12 december 2012). ”Hållbart Samhälle”. http://baryon.se/system/files/undervisningsfiler/e_book%20H%C3%A5llbart%20samh%C3%A4lle%20H%C3%85LMIJ0_2.pdf. Läst 10 mars 2015. ^{[död länk]}
   


9. 
   ^ ”Hydraulic Head Pressure | Engineers Edge | www.engineersedge.com”. www.engineersedge.com. http://www.engineersedge.com/hydraulic/hydraulic_head_pressure_10054.htm. Läst 16 november 2015. 
   


10. 
    ^ Baddour, Emile (2004). ”ENERGY FROM WAVES AND TIDAL CURRENTS”. Institute for Ocean Technology National Research Council. http://www.marinerenewables.ca/wp-content/uploads/2012/11/Energy-from-Waves-and-Tidal-Currents.pdf. Läst 10 mars 2015. ^{[död länk]}
    


11. 
    ^ [. http://www.wwf.se/vrt-arbete/hav-och-fiske/ww-fs-fiskguide/1243694-ww-fs-fiskguide-nr-du-ska-kpa-miljvnlig-fisk ”Fiskguiden – WWFs konsumentguide för mer miljövänliga köp av fisk och skaldjur”]. WWF. . http://www.wwf.se/vrt-arbete/hav-och-fiske/ww-fs-fiskguide/1243694-ww-fs-fiskguide-nr-du-ska-kpa-miljvnlig-fisk. Läst 10 mars 2015. 
    


12. 
    ^ Habitatförstärkning i näringsutarmade regleringsmagasin. Avdelningen för limnologi, Institutionen för ekologi och evolution, Evolutionsbiologiskt centrum, Uppsala universitet samt Avdelningen för zooekologi, Institutionen för ekologi och evolution, Evolutionsbiologiskt centrum. 2007 
    

Vidare läsning |

• 
  Althin, Torsten (1947). Vattenbyggnadsbyrån 1897-1947: historik. Stockholm. Libris 8214359 
  


• 
  Brunnström, Lasse (1995). ”Kraftverksinventeringen: ett kombinerat inventerings- och forskningsprojekt i klassisk svensk samförståndsanda”. Dædalus (Stockholm) 1995(63),: sid. 171-187 : ill.. ISSN 0070-2528. ISSN 0070-2528 ISSN 0070-2528.  Libris 2003568
  


• 
  Kungl. Vattenfallsstyrelsen 1909-1934.. Stockholm. Libris 1319272 
  


• 
  Spade, Bengt (2008). En historia om kraftmaskiner. Stockholm: Riksantikvarieämbetet. Libris 11173222. ISBN 978-91-7209-501-4 (inb.)  s. 17-109.


• 
  Stymne, Per (1992). ”Norrländsk vattenkraft”. Norrlandsälvar (1992) 1993,: sid. [42]-61 : färgill..  Libris 9467564
  

Externa länkar |

• 
  


• 
  Wikimedia Commons har media som rör Vattenkraft.
  Bilder & media
  
  


• Svensk Vattenkraftförening


• Kuhlins hemsida om svensk vattenkraft

.mw-parser-output table.navbox{border:#aaa 1px solid;width:100%;margin:auto;clear:both;font-size:88%;text-align:center;padding:1px}.mw-parser-output table.navbox+table.navbox{margin-top:-1px}.mw-parser-output .navbox-title,.mw-parser-output .navbox-abovebelow,.mw-parser-output table.navbox th{text-align:center;padding-left:1em;padding-right:1em}.mw-parser-output .navbox-thlinkcolor .navbox-title a{color:inherit}.mw-parser-output .nowraplinks a,.mw-parser-output .nowraplinks .selflink{white-space:nowrap}.mw-parser-output .navbox-group{white-space:nowrap;text-align:right;font-weight:bold;padding-left:1em;padding-right:1em}.mw-parser-output .navbox,.mw-parser-output .navbox-subgroup{background:#fdfdfd}.mw-parser-output .navbox-list{border-color:#fdfdfd}.mw-parser-output .navbox-title,.mw-parser-output table.navbox th{background:#b0c4de}.mw-parser-output .navbox-abovebelow,.mw-parser-output .navbox-group,.mw-parser-output .navbox-subgroup .navbox-title{background:#d0e0f5}.mw-parser-output .navbox-subgroup .navbox-group,.mw-parser-output .navbox-subgroup .navbox-abovebelow{background:#deeafa}.mw-parser-output .navbox-even{background:#f7f7f7}.mw-parser-output .navbox-odd{background:transparent}

v • r Förnybara energikällor Solenergi Solkraft Fotovoltaik · Solcell · Solkyla · Solpanel · Termisk solkraft Solvärme Solfångare · Soluppvärmning Vindkraft (Danmark · Kina · Spanien · Sverige · Åland) · Vindkraftens historia · Vindkraftspark · Vindkraftverk Vattenkraft (Sverige) · Havsvärmekraft · Saltkraft · Tidvattenkraft · Vågkraft Geotermisk energi Bergvärme · Markvärme · Vattenvärme · Värmepump Biobränslen Biodiesel · Biogas · Bränslepellets · E85 · Vedeldning