Norge er et vannkraft-land! Men hvordan lages vannkraft, hvor viktig er den og hva er fremtiden for vannkraft? Her forteller vi deg alt du bør vite om energien som gir oss både lys, varme og industri.
Nesten all energi i Norge
Hele 90 % av strømproduksjonen i Norge kommer fra vannkraft. Med våre rike forekomster av vannressurser som er tilgjengelige for utbygging, er vannkraft et ekspertiseområde for Norge. Statkraft har jobbet med vannkraft i over 125 år, og er i dag den største vannkraftprodusenten i Europa.
I tillegg til mange vannkraftverk i Norge, har Statkraft også kraftverk i Sverige, Tyskland, Storbritannia, Albania, Tyrkia, Brasil, Peru, Chile, Nepal og India. Du kan lese mer om deres omfattende aktivitet på deres nettsider.
Fordeler ved vannkraft
Norge har lenge hatt rimelige strømpriser sammenlignet med mange andre land. Vi har også bygget ut mye kraftkrevende industri. Begge deler har grunnlag i at vi er godt forsynt med vannkraft, som har gitt rimelig levering av strøm. Andre fordeler ved vannkraft er at det er:
- Ren energi
- Fornybar energi
Slik fungerer vannkraft
Vannkraft produserer elektrisitet ved å utnytte energien i rennende vann. Ofte er det store vannmagasiner i vannkraftverkene. Noen kraftverk ligger i vassdrag hvor det er plassert flere kraftstasjoner etter hverandre. På den måten utnyttes energien i det rennende vannet flere ganger, før det renner ut i havet.
I selve kraftstasjonen driver vannet turbiner, som så lager mekanisk energi. Denne energien blir omdannet til elektrisk kraft i en generator.
Et vannkraftverk som ikke har eget vannmagasin kalles ofte et elvekraftverk.
Vannkraftverk som har vannmagasiner gjør det lettere å produsere strøm etter behov, og fylle opp magasinene til bruk senere. Vi skal se litt nærmere på hele syklusen til vannkraft.
Video som forklarer hvordan et vannkraftverk fungerer
Tilfang av vann
Gjennom nedbør, regn og snø, tilføres innsjøer og elver stadig nytt vann. Dette vannet vil ved hjelp av tyngdekraften renne ned mot det laveste mulige punktet. Vanligvis er det havet, eller en innsjø.
Alt etter hvor stor mengde det er, og vinkelen på fallet, vil vannet komme opp i en høy hastighet på sin vei ned mot det laveste punktet. Dette kalles bevegelsesenergi, og det er denne bevegelsesenergien som utnyttes i vannkraftverk.
For å øke denne energien kan man bygge demninger. De er med på å skape høydeforskjeller som fører til at bevegelsesenergien i vannet øker.
Siden det stadig kommer regn og snø, er vannkraft en fornybar energikilde. Den er dessuten en ren kraft, som produseres uten utslipp av klimagasser.
Vannmagasiner
Mange innsjøer og elver i Norge fungerer som naturlige vannmagasiner, tilknyttet kraftverk. Samtidig er flere av disse magasinene bygget opp og forsterket med demninger. Dette gjøres blant annet for å øke størrelsen på magasinene, og for å ha bedre kontroll over tømmingen av dem.
Når det er behov for det kan magasinene tømmes, for å lage ekstra strøm. Dette er et tema det har vært mye diskusjon rundt, særlig når strømprisene går opp. Da kan det være et ønske om å tømme magasinene ytterligere, for å dra nytte av høy strømpris eller for å få strømprisen ned.
Det er imidlertid regulert hvor lavt det er lov å tømme vannmagasinene i Norge. Vannstanden i et reservoar kan reguleres mellom høyeste og laveste regulerte vannstand. Når et vannkraftverk får tillatelse til etablering og drift, bestemmes det i konsesjonsbetingelsene hva som er deres høyeste og laveste tillatte vannstand.
Hvor mye vann det er i et reservoar kalles fyllingsgraden. NVE (Norges vassdrags- og energidirektorat) følger hele tiden med på denne graden. Vi kan se på vannmagasinene som batterier, hvor potensiell strøm lagres frem til vi har behov for å produsere den.
Vannkraftstasjonen
Kraftstasjoner har som regel en turbin med turbinhjul som skal gå rundt, og en generator som omformer denne bevegelsesenergien til strøm. Slik er det også ved vannkraftverk. Der er det vannet som gjør jobben med å få turbinhjulet til å rotere.
Når vannet sendes videre fra magasinene går det i rør til en kraftstasjon. Der faller det videre i bratt vinkel ned mot turbinen. Vannet føres også gjennom dyser, som øker trykket på vannet. Dette bidrar til at det får svært høy hastighet mot turbinen.
Generatoren som er koblet til turbinen produserer den elektriske strømmen. Den produserer strøm med spenning som ligger mellom 300 og 13 000 V. Deretter går strømmen gjennom en transformator. Der omformes spenningen til 300 000 V. Så sendes den ut til strømnettet, og fordeles til norske forbrukere og norsk industri.
Vannets videre reise
Vannet renner videre ut fra kraftstasjonen. Enten drar det videre nedover en elv, og kanskje innom en kraftstasjon til, eller det fortsetter sin reise i naturen.
Til slutt vil det fordampes, og så falle som ny nedbør. Dette gjør vannkraft til en fornybar ressurs.
Klimavennlig
Vannkraft er altså en fornybar energikilde. I tillegg fører produksjonen med seg svært lave utslipp av CO2. Ifølge NINA (Norsk institutt for naturforskning) er det tilnærmet null CO2-utslipp under produksjonen. Men under byggingen av kraftverkene slippes noe CO2 ut.
Samtidig har vannkraftverk svært lang levetid. Det vil si at de utslippene som finner sted under etableringen av kraftverket gir betalt i form av ren og fornybar energi i svært mange år etterpå.
Siden utslipp av klimagasser bidrar til global oppvarming er alle energikilder som ikke fører til slike utslipp viktige alternativer til fossile energikilder. Når vannkraft i tillegg er fornybar, regnes det som en svært viktig og klimavennlig energikilde.
Tips: Les også vår artikkel om solceller og solenergi.
Ikke bare miljøvennlig
Hvorvidt vannkraft er miljøvennlig, er en litt vanskeligere diskusjon. Norge har opplevd store demonstrasjoner mot utbygging av vannkraft.
Årsaken til det er de til dels store naturinngrepene som gjøres for å bygge ut kraftverkene. Imidlertid varierer disse inngrepene veldig.
Mange steder er det bygget ut relativt beskjedne vannkraftverk. De produserer tilsvarende beskjedne mengder med energi. I den andre enden av skalaen kan vi finne enorme vannkraftverk med reservoarer som oversvømmet hele landsbyer da de ble bygget.
Et eksempel på det er de to store demningene som er bygget ved den kunstige Aswandammen i Egypt. Den første demningen ble bygget i 1902, og den andre stod ferdig i 1960. Nubiske landsbyer ble oversvømmet ved byggingen, og UNESCO reddet noen av de viktigste minnesmerkene, ifølge SNL.
Demningen har hatt stor betydning både for jordbruk og energiproduksjon i Egypt. Gjennomsnittlig årlig energiproduksjon ved dammens vannkraftverk er 10 TWh, fra 12 Francis-turbiner. Det bidrar til om lag 5 % av strømforbruket i Egypt.
I Kina er det bygget enorme vannreservoar, blant annet Tre kløfters dam. Den har høyest kapasitet for vannkraftproduksjon i hele verden, på 22 500 MW i året.
Også i Norge er det bygget demninger i vassdrag som har endret den omkringliggende naturen til dels mye. Naturen rundt disse oppdemte reservoarene endres stadig, etter som hvor mye dammen tømmes ned. Dette er noe som påvirker dyre- og fuglelivet i området.
Der hvor det er bygget vannkraftverk vil også produksjonen påvirke vannføringen og temperaturen i vassdragene. Dette har innvirkning på fiskebestanden der.
Når det tappes store mengder vann kan grus og sedimenter bli flyttet på. Det kan også føre til at hulrom mellom disse steinene forsvinner, slik at fisken mister gjemmesteder. Nedtapping kan også påvirke strandsonen, slik at det blir vanskeligere for fisk å finne mat.
Tiltak for forbedring
Gjennom de senere årene har det blitt mer fokus på de miljøproblemene vannkraft medfører i sitt nærmiljø. Det har ført til politisk inngripen som har gitt reguleringer som skal bedre forholdene for fisk i regulerte vassdrag.
Disse tiltakene inkluderer bygging av fisketrapper, tiltak for bedre biotoper, habitatrestaurering og utsetting av fisk. Likevel er det en utfordring å få til to-veis-vandringer i et vassdrag med regulering. Noen fiskeslag skal vandre både opp og ned. Fiskearter er dessuten forskjellige. Det som fungerer for noen, fungerer ikke like godt for alle, ifølge NINA (Norsk institutt for naturforskning).
De understreker likevel at de store godene vannkraft har, i forhold til andre energikilder, er noe som taler for å beholde vannkraftverkene, men stadig gjøre inngrepene så skånsomme som mulig for naturen rundt.
Ny teknologi
Selv om vannkraft er en vel etablert energiform, gjøres det stadig forskning og innovasjon som bidrar til å øke effektiviteten og produksjonskapasiteten.
I Norge er Statkraft pådriver for innovasjon innen vannkraft. De deltar blant annet i to internasjonale prosjekter som har som mål å forbedre turbinene i kraftanleggene. Det vil kunne gjøre vannkraften mer fleksibel.
Vannkraften kan reguleres i forbindelse med tapping av magasinene. Likevel oppleves ikke vannkraft alltid som tilstrekkelig fleksibel. Det vil de nye forskningsprosjektene kunne endre på.
Francis-turbinen, som er mest vanlig i Norge, bør ifølge Statkraft drives med full kraft, altså at det slippes inn maksimal vannføring og vanntrykk. Dersom det føres for lite vann inn kan det komme turbulens og svingninger i trykket som kan skade turbinen.
Derfor må turbinene enten kjøres for fullt, eller stenges. Det fører til mindre fleksibilitet for kraftverket.
Samtidig stilles det av miljøhensyn krav til minstevannføring i vassdraget nedenfor kraftverk. Derfor må kraftverk til tider la vann passere uten å gå gjennom turbinene. Det skjer hvis det ikke er tilstrekkelig vannføring til at turbinen kan drives med full kraft.
Når vannet må renne forbi, betyr det tapt mulighet for strømproduksjon.
Forskningsprosjektet skal forsøke å forbedre turbinen slik at den kan tåle å ikke kjøre på full kraft uten å bli skadet. Slike forbedrede turbiner vil kunne produsere vannkraft også ved lavere vanntilførsel, og dermed gi økt reaksjonstid og fleksibilitet til kraftverket. Dette kan du lese mer om på Statkrafts nettsider.
Francis-turbinen
Francis-turbinen er utviklet for vannkraft med fall fra 50 til 750 meter. Den er langt den mest benyttede turbinen i vannkraftverk i Norge. I en slik turbin sendes vannet radialt inn til turbinhjulet, og sendes ut aksialt gjennom et avløp.
Francis-turbinen ble oppfunnet i 1849, og er oppkalt etter oppfinneren, den amerikanske ingeniøren James Bicheno Francis. At det er mer enn 170 år siden den turbinen som fortsatt er mest brukt i Norge ble oppfunnet, er en god illustrasjon på at vannkraftproduksjon bygger på gammel teknologi.
Fremtiden for vannkraft
Likevel er det teknologi for fremtiden. Vannkraft er en betydelig energikilde over hele verden, og den øker stadig. I årene fra 1990 til i dag har verdens vannkraftproduksjon økt mer over 50 %. Kina har stått for den største delen av den veksten.
IEA (International Energy Agency) slår fast at vannkraft er den største kilden til fornybar energi i verden. De har estimert at Kina, Russland, Brasil, USA og Canada kan produsere rundt 8300 TWh årlig. Dette er store land, og de landene med størst potensiale for vekst. At deres størrelse er dominerende på statistikken illustreres av at de fem landene under dem på lista produserer om lag 2500 TWh årlig – til sammen. Det bør samtidig legges til at disse fem store landene er tilsvarende store forbrukere av kraften de produserer.
De forventer at vannkraft vil være det viktigste alternativet til fossilt brennstoff i årene fremover, og dermed en svært viktig brikke i kampen for å få ned den globale oppvarmingen.
Ifølge deres tall ble det produsert 4 202,2 TWh med vannkraft i 2021.
Det året var det en nedgang på verdensbasis, etter to tiår med jevn økning i vannkraftproduksjon. Nedgangen skyldtes ikke kapasitet, for den fortsatte å øke relativt mye. Imidlertid førte tørke til at vannkraftproduksjonen globalt gikk noe ned i 2021. IEA forventer at tallene for 2022 også vil vise nedgang, fordi tørken fortsatte også i 2022.
For å oppnå CO2-nullutslipp innen 2050 spiller vannkraft en viktig rolle på verdensbasis, slår IEA videre fast. Da legges det opp til 3 % økning årlig i vannkraftproduksjon fra 2022 til 2030. Det vil gi en global årlig produksjon på 5 700 TWh.
Imidlertid har økningen kun ligget rundt 1 % de siste fem årene, og altså hatt nedgang i 2021. Derfor er det behov for å styrke vannkraft ytterligere, for å kunne nå klimamålene for 2050.
Oppsummert
Vannkraft har spilt en viktig rolle i industrialisering og i strømproduksjon i verden i flere hundre år. Norge har rikelig tilgang på vannkraft, og Statkraft er engasjert i kraftproduksjon mange steder i verden.
Vannkraft regnes som en viktig brikke for å få ned CO2-utslippene i verden, og bremse den globale oppvarmingen. Fordelene ved vannkraft er blant annet:
- Den er fornybar
- Den er klimavennlig
