Vannkraft er en av de eldste og mest pålitelige kildene til fornybar energi i verden. Vi skal gi deg et komplett innblikk i hvordan vannkraft fungerer, og samtidig gi deg en kort innføring i hvilken innvirkning det har på Norge som nasjon.
Denne fornybare energikilden er en av verdens mest bærekraftige former for produksjon av elektrisitet, og ser seg bare slått av sol- og vindkraft i enkelte tilfeller.
Omkring 90% av nordmenns energiforbruk kommer direkte fra vannkraft. Vannkraft er hovedårsaken til at nordmenn har opplevd å kunne kjøpe billig strøm i så mange år, i forhold til våre naboland.
Les også: Beste og billigste Spotprisavtale
Vannkraft er energi fra vannfall. Dette blir så omgjort til nyttige formål, tidligere ble vannkraft ofte brukt til mekaniske bruksformål som for eksempel å male korn med et stort vannhjul. Da slapp arbeiderne å bruke egen arbeidskraft – gjennom å benytte vannkraft.
Det er desidert den beste fornybare energikilden i verden. Så lenge det vil regne, og man har et naturlig vannfall, vil man kunne utnytte vannkraft (Kilde, SNL.no) både mekanisk, men også til å produsere elektrisitet.
Vannkraft er en av de største energikildene i verden, og står for rundt 11,5% av verdens forbruk og rundt 50% av all fornybar energi. Norge produserer svært mye vannkraft, og er selvforsynt på elektrisitet store deler av året gjennom vannkraft i mange regioner.
Bildet illustrerer vannkraft (Kilde, Freepik.com)
Vannkraft er i teorien en ganske enkel prosess, men å bygge et effektivt vannkraftverk krever selvfølgelig mange komponenter, teknologier og kompetanse bygget over mange år. En kraftstasjon vil omdanne mekanisk energi til elektrisk energi.
Dette skjer gjennom følgende prosesser:
Når vannet fra vannmagasinene faller, vil det treffe turbinene som roterer og skaper kinetisk energi som omfordeles til generatorene. Slik omdanner man mekanisk energi til elektrisk energi.
Før strømmen kan sendes videre, må den gjennom en transformator som får spenningen opp til et passende nivå, slik at den kan reise videre gjennom strømnettet.
Les også: Beste og billigste Variabel strømprisavtale
Det er nødvendig med vannmagasiner for å styre vannfallet, slik at det kontinuerlig produserer strøm. Det bygges ofte demninger, men de kan også fungere naturlig med en sluse som holder vannet inne, og slipper det ut i perioder, hvor det er behov for strøm.
Dette kalles for flomkontroll, og bidrar til en mer effektiv kraftproduksjon. Det å oppbevare strøm over tid krever batterier, og er svært lite energivennlig over tid.
Derfor forsøker vannkraftverket å åpne slusene når det er behov for strøm, og samle vann i perioder hvor behovet er lite.
Turbinen er den mekaniske komponenten som produserer den kinetiske energien (bevegelsesenergi) ved å bli truffet av vannfallet. Dette får turbinen til å rotere, som igjen skaper bevegelsesenergi.
Generatorene omdanner den kinetiske energien fra turbinene til strøm. All kinetisk energi kan omdannes til strøm, men turbiner viser seg å være svært effektive til dette.
Dette er de mest brukte turbinene til vannkraft:
For å oppnå det beste resultatet, benytter vannkraftverk seg av ulike typer turbiner. Dette bidrar til at turbinene har lengre levetid, og at man får omdannet mest mulig energi, på en så kostnadseffektiv måte som mulig.
Francis-turbiner er en av de mest brukte turbintypene (Kilde, Wikipedia) på grunn av sin evne til å håndtere middels til store trykkhøyder. I Norge har vi mange store fossefall, og da vil Francis-turbinen være det beste valget.
De er derfor ideelle for vannfall som produserer et høyt trykk, og er den mest brukte vannturbinen i Norge. Francis-turbiner er svært allsidige, og kan tilpasses et bredt spekter av vanntrykk, fra en høyde på rundt 10 meter til over 600 meter.
Turbinen fungerer ved at vannet fra fossefallet føres inn i turbinen. Det går så gjennom et spiralkammer, og rettes direkte mot bladene til turbinen via faste ledeskovler som leder pådraget. Slik kan man regulere hvor mye vann som går inn i turbinen til enhver tid.
Dette gjør at turbinen vil rotere, og dermed skape bevegelsesenergi som blir overført til generatorene. På grunn av de effektive turbinbladene og det spesialtilpassede leveskovlet, vil mange Francis-turbiner ha en effektivitetsgrad på 90%.
Uten en generator, vil man ikke kunne omdanne den kinetiske energien som blir produsert av turbinene til elektrisk energi. Når turbinen roterer, settes magnetene i bevegelse – på andre siden av magnetene finner vi spoler av kobber (ledninger).
Spolene er stillestående, mens magnetene roterer. Dette produserer elektromagnetisk induksjon i form av spenning og strøm. Dette blir tatt opp av generatoren som omdanner den elektromagnetiske induksjonen til strøm gjennom spolene. (kobberledningene)
En generator vil også stabilisere strømproduksjonen, slik at den er relativt konstant i forhold til hva turbinen produserer av kinetisk energi. Dette fører til at generatoren ikke overbelastes eller at strømmen som produseres ikke blir bortkastet.
Strømmen som blir produsert i generatoren har for lavt spenningsnivå, til at det er kostnadseffektivt å sende denne over lange avstander. Den blir derfor omformet til et høyere spenningsnivå før den sendes videre.
Vi har vel alle hørt om høyspenning? Dette er resultatet, og en nødvendighet for å kunne unngå store energitap ved transport over store områder. Norge er i tillegg et langstrakt land, og ofte reiser energien som produseres over svært lange distanser.
Vi har i tillegg begynt å sende vannkraft (fornybar energi) til resten av Europa gjennom ACER- samarbeidet. Vi har rett og slett koblet oss på det europeiske strømnettet, og da vil høy spenning være ekstra viktig.
Ifølge energifaktanorge.no (Kilde, Energidepartementet) er det registrert 1781 vannkraftverk i Norge. Disse står for om lag 88% av den samlede normalproduksjonen i Norge. Produksjonskapasiteten i 2023 var på 33 730 MW (megawatt).
Vi har i tillegg 1240 vannmagasiner med en lagringskapasitet i overkant av 87 TWh (terawattime). Det vil alltid være vann i de fleste magasinene, og de tømmes kun i perioder hvor det er store behov for strøm, som for eksempel i perioder med lite regn.
Dette er noen av grunnene til at Norge har så mange vannkraftverk:
Høye fjell og bratte daler gir naturlige vannfall.
Årlig nedbør på opptil 3000 millimeter i kystområdene gir rikelig tilsig av vann.
Store magasiner gir mulighet for fleksibel produksjon gjennom hele året.
Vannkraft er en viktig næring i Norge (Kilde, Freepik.com)
Norge er en av verdens største produsenter av elektrisitet fra vannkraft, og med dette kommer det mange fordeler. Dessverre er det også noen ulemper med vannkraft, men disse blekner i forhold til fordelene – med unntak av naturvern.
Vannkraft er i dag et av – om ikke verdens beste – fornybare kilder til energi. Solkraft og vindkraft er også svært effektive fornybare energikilder.
Vannkraft er en fornybar energikilde som i teorien kan utnyttes evig, så lenge klimaet holder seg stabilt og vannkraftverkene forvaltes skikkelig. Fornybare energikilder, vil være viktig i lang tid fremover.
Dette gjør den tilnærmet evigvarende, i motsetning til fossile brensler som kull, olje og gass, som er begrensede ressurser. Disse ressursene kan kun benyttes en gang før de omformes til CO₂ og andre avfallsstoffer fra forbrenningen.
Vannkraft er også ekstremt miljøvennlig lokalt, i forhold til stort sett alle andre energikilder, men også svært kostnadseffektivt. Sammenligner vi det med vindmøller, vil vannkraften være både mer kostnadseffektiv, og samtidig forurense mindre.
Les mer: Ønsker du å vite mer om begrepene som brukes rundt strøm og energi? Les vår strøm-ordliste, hvor du får et innblikk i mange av begrepene som tas i bruk i denne artikkelen.
Vannkraftverk slipper ut svært lite klimagasser sammenlignet med fossile energikilder. Produksjonsprosessen er nesten helt fri for direkte utslipp av CO₂, noe som bidrar til den økte klimavennligheten.
Selv om det er visse utslipp knyttet til bygging av anleggene – for eksempel fra produksjon av betong og stål – er disse utslippene små, når de fordeles over anleggets tekniske levetid, som er mellom 50-100 år.
Ifølge International Hydropower Association (Kilde, Hydropower.org) sin studie har vannkraftverk generelt de laveste utslippene av alle energiteknologier, med et livsløpsutslipp på omtrent 4 gram CO₂-ekvivalenter per kWh.
Sammenligner vi dette med kullkraften sine utslipp på rundt 820 gram per kWh, kan vi fort se at vannkraftverk er svært miljøvennlige, gjennom sine lave utslipp av klimagasser som bidrar til å forurenser jordkloden.
Les også: Beste og billigste Fastpris-strømpris avtale
Vannkraftverk med magasiner bidrar også til å redusere risikoen for flomskader (Kilde, nrk.no). Vannkraftverk regulerer rett og slett mengden vann som fosser ned fra fossefall, noe som bidrar positivt til klimabidraget.
Utsatte lokalsamfunn vil da bli vernet mot sterke naturkrefter som kan skape store ødeleggelser, noe som kan bli svært dyrt hvis ødeleggelsene er store. Det kan i tillegg redde liv, og vil være særdeles samfunnsnyttig i disse tilfellene.
Selv om vannkraftproduksjon stort sett er positivt og godt mottatt av oss som bor i Norge og resten av Europa, kommer vi ikke foruten at det medfører visse utfordringer. Vi finner en del motstandere av vannkraft, ofte kommer dette fra lokalbefolkningen.
Det gjennomføres stadig tiltak for å forsøke å minimere de negative aspektene ved bygging av vannkraftverk, men med varierende resultater.
Vannkraftverk krever store inngrep i naturen, både under konstruksjonen, men også under drift. Vannmagasiner må lages, og elver vil tørke inn som et resultat. Byggeprosessen er også omfattende, i tillegg til at vannkraftverket vil påvirke naturlandskapet negativt.
Vakre fossefall som forsvinner er resultatet, og igjen står et vannkraftverk som styrer vannfallet inn i turbinene for å produsere strøm. Store fossefall er noe av det mest majestetiske man kan oppleve av naturen i Norge.
I Norge er over 70 % av landets vassdrag regulert til kraftproduksjon (Kilde, snl.no). Dette vil påvirke dyre- og plantelivet i nærområdet ved at utsatte elver tørker inn.
Dette er et direkte resultat av utbygging av vannkraftverk, men det er ofte noe folk i Norge ikke tenker særlig over. Dette er en av hovedgrunnene til at lokale innbyggere ofte protesterer mot vannkraftverk.
Hele habitat blir ødelagt, og særlig fisk som laks og ørret vil være utsatt når elvene tørker inn. Disse fiskene reiser tilbake til elven de ble født i, for å yte hvert eneste år. Når elven tørker inn, vil fisk omkomme og slite med å finne veien tilbake for å gyte.
Oppdemningen gjør at fiskene ikke finner veien tilbake eller at elver tørker ut. Det gjennomføres kontinuerlig arbeid for å hjelpe fiskebestanden ved hjelp av laksetrapper (kunstig oppgangskanal) og andre tiltak.
Reguleringen av vannkraftverk vil også påvirke mindre synlige og velkjente arter som for eksempel moser og lavarter. Disse lever i fossesprøytsoner, og vannkraftverk kan føre til at sjeldne arter forsvinner helt fra området.
Vannkraftprosjekt blir ofte møtt med lokal motstand. Et velkjent eksempel på dette vil være Alta-saken (Kilde, snl.no) på 1980-tallet hvor lokale samiske interesser kom i konflikt med utbygging av et vannkraftverk.
Mange samer lever av reinsdyrdrift, og er i tillegg grunneiere av store landområder. Som nevnt fører utbygging av vannkraft til at enkelte elver tørker inn, og dette gir utslag både for reindrift, men også fiskeri i elvene.
I dag ser vi mindre til store sosiale konflikter rundt utbygging av vassdrag, dette er nok i all hovedsak fordi de fleste potensielle vannkraftverk, allerede vil være utbygd.
Noen av disse sosiale og juridiske konfliktene førte også til at enkelte fossefall ble vernet, noe som også forhindrer utbygging av vannkraftverk. I dag er det få fossefall som ikke er vernet, og gir høy nok energiproduksjon til at det vil være svært lønnsomt å bygge.
Selv om vannkraft er en fornybar kilde, er den likevel sårbar for klimaendringer. Endringer i klimaet kan få store konsekvenser for vannkraftverk. Hvis nedbørsmengden påvirkes, kan dette føre til flom eller tørke.
Hvis været for eksempel blir mildere, kan nedbørsmengden stagnere eller avta, noe som fører til mindre vann i vannmagasinene, eller at enkelte vannmagasiner tørker helt ut. Vi hører ofte om tørre perioder hvor vannmagasinene i enkelte områder er helt tomme.
Det motsatte kan også skje, hvor mengden nedbør blir såpass høy at vannmagasinene ikke har kapasitet nok, eller at turbinene ikke er sterke nok til å håndtere det høye trykket fra store mengder vann over tid.
Selv om vi per i dag har gjort enorme teknologiske fremskritt siden vannkraft ble tatt i bruk mekanisk for å male korn, finnes det fremdeles muligheter for videre effektivisering av vannkraft.
Vi ser stadig utvikling i all teknologi, og selv om det ikke alltid kommer noe revolusjonerende, finnes det fortsatt håp om videre teknologiske fremskritt, som fører fremtidens vannkraft videre.
Her er det forbedringspotensial:
Oppgradering av turbiner: Turbiner forbedres stadig, og et av de stedene hvor man kan hente mest er forhøyet effektivitet ved lavere vanntrykk. Slik kan man produsere mer strøm med mindre mengder vann.
Miljøtilpasninger: Moderne vannkraftverk implementerer miljøbasert vannføring og tiltak for å beskytte fiskebestander. Dette vil forbedre den lokale forurensningen og forhindre tap av biologisk mangfold.
Digitalisering: Maskinlæring kan overvåke, regulere og effektivisere vannkraftverkene slik at produksjonen blir høyere, og vedlikeholdskostnader lavere. Vi ser en enorm utvikling innenfor dette segmentet for tiden.
Vannkraft opplever stadig teknologiske framskritt (Kilde, Freepik.com)
Vannkraft står for rundt 16 % av verdens samlede kraftproduksjon, og Kina er den største produsenten (Kilde, Forskning.no).
Norge er en av verdens ledende aktører, og ligger på rundt 7. plass når det kommer til produksjon av elektrisitet fra vannkraft globalt.
Svært mange land har dratt nytte av denne naturressursen i stor grad, men vi ser at kontinenter som Afrika, Sør-Amerika og Asia henger etter.
Utviklingsland har gjerne ikke midler eller kunnskap til å dra nytte av denne fornybare og kostnadseffektive naturressursen. Korrupsjon er også en viktig bidragsyter her.
Vannkraft er en svært viktig fornybar energikilde på verdensbasis, men spesielt i utviklede land som Norge og Kina med høy produksjon. Norge har vært uhyre flinke med å utnytte denne ressursen siden 1890-tallet.
Rundt 90% av all elektrisitet som produseres i Norge, kommer fra vannkraft. Vannkraft spiller en sentral rolle når det kommer til å fylle Norges energibehov, og vil fortsette å gjøre det i uoverskuelig fremtid – såfremt klimaet holder seg stabilt.
Vannkraft er fleksibelt, noe som gjør at vi i stor grad kan være selvforsynt med strøm fra vannkraft, selv i perioder hvor det er lite regn – mye på grunn av store vannmagasiner og nøye planlegging rundt produksjonen.
Uten de teknologiske fremskrittene som har blitt gjort de siste århundrene, hadde vi fremdeles kun utnyttet den mekaniske arbeidskraften, i stedet sitter vi igjen med elektrisitet gjennom bruk av turbiner, generatorer og transformere.
Vannkraft er et resultat av at vann fra fossefall treffer en turbin som roterer. Dette skaper bevegelsesenergi som blir omdannet til elektromagnetisk induksjon gjennom en generator. Generatoren har spoler av kobber og magneter.
Magnetene roterer, mens spolene står stille. Dette skaper lavspent elektrisitet som svært ofte transformeres til høyspent elektrisitet, før det blir sendt videre gjennom høyspentledninger til husholdninger, bedrifter og andre energikrevende oppgaver.
Se også: Hva er strøm?
Vannkraft er et resultat av at de enorme kreftene fra et fossefall roterer en turbin som skaper kinetisk energi. Denne blir videreført til en generator som omdanner energien til strøm.
Vannet fra et fossefall skjer naturlig, men blir ofte kontrollert av demninger for å regulere mengden vann som treffer turbinene til enhver tid.
Slik kan man kontrollere mengden energi som produseres til enhver tid.
Vannkraft er en av de mest miljøvennlige energikildene i verden. Sol, vind og vann – er de tre mest miljøvennlige kildene. Selve utbyggingen av vannkraft er ikke veldig miljøvennlig, men driften vil være det.
Vannkraft er også veldig miljøvennlig lokalt, og vil ikke forurense med høye utslipp av karbondioksid eller andre klimagasser. Vi ser imidlertid at det kan føre til store naturinngrep, og påvirke den lokale faunaen og biomangfoldet.
Regulert utbygging av vannkraftverk er bærekraftig, såfremt energien man investerer vil være lav nok i forhold til energien man får ut av vannkraftverket over tid.
Vannkraft er en av de mest bærekraftige energikildene i verden, men vind- og solkraft utvikles stadig.
Et av hovedproblemene til vannkraftverk, er at det kun finnes en viss mengde fossefall som vil være lukrative og effektive å bygge ut.
Teknisk levetid til et vannkraftverk i Norge vil ligge mellom 50 – 100 år. Man må stadig vedlikeholde, forbedre og bygge nye installasjoner for å kunne fortsette videre drift. Etter 50 år, vil svært mange deler måtte skiftes ut, og en total renovering må til for videre drift.
Etter en viss tid, vil det også finnes mer moderne teknologi som kan forbedre effektgraden av et vannkraftverk. Ofte vil kun deler av kraftverket skiftes ut, mens andre gjerne kan operere videre.
Er vannkraftverket så ineffektivt at det ikke er vits å renovere, vil de tas ut av drift. Dette er en vurdering som tas i hvert enkelt tilfelle, og teknisk levetid vil derfor variere.
