Innhold:

Innledning

Vannenergi

Ulike turbintyper

Vannkraftverk

Bølgekraft

Fordeler og ulemper med vannenergi

Avslutning

Kildeliste

 

Innledning

Jeg velger å ha om vannenergi fordi jeg synes det høres spennende ut. Vannenergi er en av de største energikildene i Norge. Jeg ønsker å finne ut av hvordan man kan få energi ut av vann. Når jeg tenker på vann, forbinder jeg det først og fremst med drikkevann. I tilegg bruker man det jo til å vaske seg i og til å bade i om sommeren. Om vinteren kan man ”gå på vannet” det blir jo til is. Vann er faktisk den eneste væsken som naturlig kan forandre seg til alle aggregatformene. Fast form: is/snø, flytende form: vann, gass form: damp.

 

Spørsmålet blir, hvordan virker egentlig et vannkraftverk? Jeg har jo en viss anelse, men jeg vil vite mer. Jeg vil også lære om bølgeenergi, for det vet jeg nesten ingen ting om. Bølgeenergi er en energikilde som få vet noe om og ikke brukes så ofte. Vann er en veldig viktig energikilde. Den er forholds vis billig, fornybar og forurenser ikke. 

 

Jeg har bygget opp oppgaven ved å skrive litt historikk om vannenergi og bølgeenergi. Jeg har også skrevet om de forskjellige turbinene som kan brukes i vannkraftverk. Jeg har også sett på både fordeler og ulemper med vannkraft.

 

Vannenergi

Vannenergi, er energien vi finner i vann som er i bevegelse. Mennesker har alltid villet forenkle sine arbeidsoppgaver. For lenge siden, begynte hulemenneskene å ta i bruk vannenergi. Hulemenneskene gikk på bredden av sjøen og trakk tømmerstokkene etter seg. Lenge var dette den eneste måten vannkraft ble utnyttet på. Senere kom det vannhjul. I år 120 f. Kr. Fant den greske oppfinneren opp en dampkule. Den hadde ikke noe annet formål enn å påvise dampkraften.

 

For ca 2000 år tilbake, i Egypt, begynte man å utnytte rennende vann til å utføre arbeid. Vannhjulet oppstod. De første vannhjulene, var egentlig bare et øsehjul som sto nede i vannet. Vannets kraft dro øsehjulet rundt. Det fylte samtidig opp bambusrørene som satt på hjulet. Disse ble brukt til vannings anlegg og har eksistert helt siden oldtiden.

 

 

 

Egentlige vannhjul hvor et strømhjul, med tannhjul eller kamhjul som mellomledd, kom først rundt 100 f. Kr. Vannhjulet drev en aksling. Akslingen utførte et arbeid. Vannhjulet ble mest brukt til å male korn og pumpe vann til tørre områder. De utviklet seg etter hvert til det vi i dag kaller turbiner.

 

På 1800-tallet begynte man å stenge vannhjulene inne å legge dem vannrett, i stede for loddrett som de var tidligere. Man fant ut at det kunne utvikles mye energi fra en slik turbin. Ordet turbin kommer av det latinske ordet turbo, som betyr virvel. Senere har det kommet mange ulike typer turbiner.

 

Ulike turbintyper:

 

Francisturbinen

Den ble utviklet av amerikaneren Francis. Den var en av de første som ble utviklet. Virkningen varierer sterkt med størrelse og belastning.

 

Francisturbin

 

Kaplanturbinen

Denne typen turbin er velegnet til lave fallhøyder og moderat vannmengde. Alle skovler og propellblader kan reguleres. Da kan man få mest ut av vannet. Denne anses som den mest fullkommende turbintypen.

 

Tegning av en kaplandturbin

 

Peltonturbinen

Denne turbinen gir mest energi hvis det er høy fallhøyde og liten vannmengde. I denne typen turbin blir vannet sendt gjennom en dyse, slik at en vannstråle får skovlene til å gå rundt. Her kan nesten alt vannet utnyttes.

Peltonturbin

 

Tverrstrømsturbin

I en slik turbin passerer vannet gjennom hjulet to ganger. Først renner det inn mot midten av hjulet. Derfra renner det ut på den andre siden av hjulet. Hvis det har kommet urenheter inn i vannet blir det renset på vei mot den andre siden av hjulet. Hvis det er veldig svingende vannmengde og fallhøyde passer denne typen turbin godt. Den kan klare en variasjon i vannmengde fra 40 – 4000 liter pr. sekund og en variasjon i fallhøyde fra 2- 100 meter.

Tverrstrømturbin

 

Vannkraftverk

I mange industrielle land i dag brukes vannkraft stort sett til å lage elektrisk energi. Vannkraftverk er veldig vanlig i Norge, og er en av de største energikildene våre. Vannkraft er både billig og sikkert. En fordel ved å bygge vannkraftdemninger er at produksjonen kan reguleres

 

Hvordan fungerer et vannkraftverk?

Vann blir samlet i store demninger eller magasiner. De må være høyt oppe. Vannet fra magasinet blir ført ned i rør. Røret må være tilpasset vannføringa fallhøyden. Vannføring er hvor mye vann som renner ned. Renner del lite vann så kan det være små rør og renner det mye vann må rørene være tykke. Fallhøyden bør utnyttes maksimalt slik at det blir størst mulig høydeforskjell på magasinet og turbinen. Vannet i rørene føres til en egnet turbin. Turbinen må tilpasses etter vannmengde og fallhøyde for å få så nær opp i mot 100% virkningsgrad som mulig. Turbinen begynner å rotere og gjør trykket og bevegelsesenergien om til mekanisk energi.  Fallhøyde avgjør hvor stort trykket i røret er. Det er litt tap av energi. All bevegelsesenergien blir ikke mekanisk energi. Turbinen er koblet til en generator. Generatoren lager strøm med en tilpasset spenning, og sender det til en transformator. Transformatoren gjør strømmen og spenningen om, til høyere spenning og lavere strøm for å ha mindre tap under transport over lange avstander, og mindre ledningstverrsnitt. Så må spenningen tilpasses igjen hos forbrukeren med en ny transformator slik at han eller hun får 230V i kontaktene, slik vi bruker i husholdninger. Storindustrien kan bruke andre spenninger eller høyspent for å få mindre ledningstverrsnitt hvis energiforbruket er stort. Spenningen holdes lik hele tiden i hver enkelt del av nettet. Vannføring i vassdraget og forbruket på nettet, avgjør hvor mye strøm som produseres. Er det lite vann kan kun litt kraft produseres og bruker vi lite strøm lønner det seg å samle på vannet til det er behov for det. Hvor mye strøm som produseres varierer etter hvor høyt forbruket er. Hvis det er mange som bruker strøm så må det slippes mye vann ut fra magasinet og lite hvis strømforbruket er lavt. Dette blir automatisk regulert.

 

Om morgenen og på ettermiddagen ut mot kvelden, er det høyest strømforbruk. Mellom disse periodene er de fleste på jobb og skole. Spesielt på kalde vinterdager da vi skrur varmeovnene på fullt er forbruket stort under middagskoking på ettermiddagen. De økonomiske burde da skru av varmeovnene mens de koker middag for å spare strøm. Vedfyring er også aktuelt nå, pga. de høye strømprisene de siste årene. Det er i tillegg snakk om å skille prisen på strøm som går til oppvarming fra prisen på strøm til andre formål (lys) for å tvinge oss til å bruke mindre. Energien til oppvarming kan komme fra andre fornybare kilder. Elektrisk kraft er en for dyr resurs til kun å fyre med.

 

Det går an å lagre vann i reservoarer, da har vi vannkraft også i tørre periode. Store damanlegg kan produsere enorme mengder med elektrisk kraft. Ganske små elver kan også brukes til vannkraft.

 

Narve Brattenborg

 

Bølgekraft

Bølger har alltid fascinert oss mennesker. Helt siden 1799 har man forsøkt å temme de enorme kreftene. Da satte man en tøffelflåte utenfor kysten, en flåte som kan bevege seg som en bøye. Et trinsesystem forbinder et tau til kysten hvor man mottar de mekaniske bevegelsene. Etter oljekrisen i 1973 økte interessen for bølgeenergi ennå mer, fordi Prisen på fossilt brennstoff økte. Det ble gjort mange forsøk med bølgeenergi. IEA (Internasjonal Energy Agency) sammenfattet alle de forskjellige forsøkene som ble gjort i 1970-årene.

 

I 1980-årene bygget Kværner Brug A/S et anlegg for å utnytte bølgeenergi. Det besto av et tårn der bølgene presset en vannsøyle oppgjennom tårnet. Når vannsøylen sank ble energien utnyttet til å drive en generator. I 1988 ødela dessverre en kraftig storm hele anlegget og prosjektet ble skrinlagt.

 

Det ser ikke ut som bølgeenergi kan bli veldig lønnsomt i Norge. Det kan allikevel være et lønnsomt alternativ på andre steder i verden uten så mye vannkraft. Spesielt på steder der de får energien sin fra strømagregater drevet av diesel. Derfor har et norsk firma utviklet små bølgeenergiverk som har blitt veldig populære. Den norske forskningsinnsatsen har ført til at vi er ett av de landene som vet mest om bølgeenergi.      

 

Men det jobbes fortsatt med å finne en bra måte å utnytte bølgekraft på. Det finnes mange måter å utnytte bølgeenergi på, men man har ennå ikke funnet en måte som gir høy virkningsgrad.

 

Tre måter å utnytte bølgekraft:

 

Svingende vannsøyle

Den består av et kammer som ligner en omvendt kopp. Den har undersjøisk åpning mot havet.  Bølger som er mer enn 5 ganger så store som koppens diameter, vil sette vannet i koppen i svingninger. Luften som er i koppen vil få en turbin som sitter på toppen til å snurre og drive en elektrisk generator.

 

Kilerenneprinsippet

Bølgene blir samlet opp av en kile eller renne. Derfra blir vannet tvunget opp i et basseng som ligger over vannoverflaten. Vannet i bassenget blir brukt til å drive et vanlig vannkraftverk.

 

Bølgehøvelen

Bølgehøvelen er en kileformet konstruksjon som ikke har noen bevegelige deler. Den flyter på vannet, og er laget så den er mot bølgene. Den er ankret fast vet hjelp av forankringer som går fra spissen av konstruksjonen og ned til havbunnen.  Fordi den flyter på vannet, blir den ikke påvirket av flo og fjære. Den ligger rolig i vannet fordi den har store ballasttanker fylt med vann. Vannet blir presset fra en stor kanal og inn i en mindre kanal. Da øker hastigheten og energien kan utnyttes.

 

Fordeler og ulemper med vannkraft:

 

Fordeler med vannkraft:

• Det er en fornybar resurs.
• Vannkraftverk gir ikke fra seg forurensing
• Vannet blir ikke ødelagt eller forgiftet ved å bruke det til energiproduksjon.
• Rennende vann er gratis, pålitelig og ganske forutsigbart
• Etter at et kraftanlegg er bygget er driftsutgiftene svært små.
• Damanlegg kan også brukes til vanning og til å kontrollere flom.

Ulemper med vannkraft:

• Vannkraftanlegg er dyre å bygge. Spesielt de store.
• Det er ikke så veldig mange gode plasseringer for vannkraftverk, og de blir fort brukt opp.
• Store damanlegg kan sette bebodde områder under vann.
• Damanlegg ødelegger den naturlige strømmen av vann over og under anlegget. Dette får alvorlige følger for økosystemet i området. Klimaet blir forandret når vannet blir borte. Vegetasjon og fiske livet blir påvirket. Fisken dør ut. Mennesker kan bli tvunget til å flytte fra hjemmene sine.

Avslutning

Jeg er glad jeg valgte å arbeide med vannkraft. Det har vert et spennende og lærerikt tema. Jeg har lært mye. Vannenergi og bølgeenergi er noe verden virkelig burde satse mer på. Her i Norge er vi heldige, fordi det meste av vår energi kommer fra vann. Det er godt å vite at vi benytter oss av de ressursene vi har fått. Når vi slår på lyset, ser på TV eller popper popkorn kommer energien fra ett av vannkraftverkene i landet.

 

Jeg setter pris på at vi har slike flotte naturressurser her i Norge, selv om naturen også kan bli ødelagt av utbyggingen. Alt har sin pris. I dagens samfunn er vi veldig avhengi av strøm. Det merkes spesielt godt hvis strømmen blir borte. Da er det jo ingenting som virker, vi blir nesten fortapte. Det er skremmende. Men det er veldig godt gjort å finne en måte å utvinne strøm, som vi i dag er så avhengi av. Det har tatt mange år, men vi har da klart det. I generasjoner har mennesker tenkt ”kloke tanker” og vi har en veldig god og miljøvennlig måte og få elektrisitet på.                

 

 

Kildeliste:

- www.geocties.com/balubanilsen/vass.html

- http://fuv.hivolda.no/prosjekt/oddarnehemmingstad/vann.html

- www.sunndalenergi.no/html/vannkraft.html

- www.museumsnett.no/ntm/no/om_NTM/gamlepresse.htm

- www.fagerborg.vgs.no/energisk/kilder/bolge.htm

- Cappelens leksikon

- Tellus, Natur og miljøfag lærebok.