Vandkraft

Der findes et utal af metoder som benytter sig af vand som en energikilde.

Vi vil her på vores blog gennemgå de følgende; trykvandsreaktorer, varmvandsreaktorer og vandkraftværker.

Sådan virker en trykvandsreaktor

Grundprincippet bag trykvandsreaktoren er enkelt. Man bruger kernekraft til at opvarme noget vand som så bliver til damp. Dampen driver en turbine, som driver en generator, der producerer elektricitet.

I en trykvandsreaktor skabes der et meget højt tryk for at forhindre vandet inde i reaktortanken i at koge. Også selvom det når en temperatur på cirka 300° C ved fuld effekt.
Vandet ledes til en dampgenerator, og passerer gennem flere tusindvis af rør. Den varme som befinder sig i rørene får vandet i dampgeneratoren til at fordampe, hvilket derefter driver en turbine.
Turbinen er forbundet til en generator, og det er her at der produceres elektricitet.
Vandet i reaktoren pumpes så tilbage til reaktortanken hvorefter det opvarmes igen. Dampen fra turbinen afkøles i en kondensator til vand.
Derefter sendes det tilbage til dampreaktoren, hvor det kom fra, for at blive opvarmet på ny.

Sådan virker et vandkraftværk

Vandkraftværker udnytter floderne som strømmer nedad.

Vandet passerer gennem en turbine. Turbinen får akslen til at rotere. Turbinen driver en generator, der producerer elektricitet.
Sammen med vandkraftværker finder vi dæmninger.
Dæmninger har to formål: De gøre den højde hvorfra vandet falder højere, og de hjælper med at opfanger og lagrer vand i kraftværkets bassiner.

Smeltevand og vand som stammer fra nedbør fylder de store bassiner langs floderne. Ved at lagre disse vandmængder sikrer bassinerne, at der er vand til rådighed, når efterspørgslen på elektricitet bliver høj.

Sådan virker en varmtvandsreaktor

I en varmtvandsreaktor opvarmes vandet af en kernereaktionen. Dette skaber den damp, og dampen driver så en turbinen. Turbinen er tilsluttet en generatoren, og de producerer i fællesskab elektricitet. Dampen afkøles i en kondensator til vand, der sendes tilbage til reaktoren for at blive opvarmet igen.

Varmtvandsreaktoren og trykvandsreaktoren minder altså om hinanden, det er kun måden der opvarmes på som adskiller sig.

Den globale opvarmning

Den naturlige og menneskeskabte globale opvarmning

Der er forskellige årsager til den globale opvarmning:

Den naturlige drivhuseffekt har mennesket ikke indflydelse på. Den sørger for, at solens kortbølgede indstråling passerer gennem atmosfæren, hvor den absorberes af jordoverfladen. Derimod blive jordens langbølgede udstråling absorberet af vanddamp, vanddråber (skyer), CO2, methan (CH4). Dette gør, at temperaturen kan holdes nogenlunde på samme niveau. Uden naturlig drivhuseffekt ville jorden være 33 grader lavere, hvilket vil betyde, at der ikke kun leve noget liv på jorden. Vanddamp er også en drivhusgas. CO2 står for 50% af opvarmningen, hvor den er sat til en opvarmningsevne 1, og dens atmosfæriske levetid er 50-200 år.

Den menneskeskabte drivhuseffekt startede omkring industrialiseringen. Menneskerne øgede og øger fortsat mængden af drivhusgasserne CO2, CH4 (methan), CFC og HCFC-gasser og N2O. CO2 bliver især tilført ved afbrænding af fossilebrændstoffer, men det er ikke alle lande, som står for denne forurening, nemlig ikke den 3. Verden. Ppm, som man måler CO2 og andre drivhusgasser i betyder parts pr. Million, altså antal CO2-molekyler pr. Million luftmolekyler. Indholdet af CO2 i atmosfæren er vokset fra 280 ppm til 390 ppm. Dertil er indholdet af CH4 også steget drastisk, fra 750 ppb til ca. 1800 ppb (parts pr. Billion). Stigningen i CH4-indholdet stammer fra større kvægbestand, anarobe processer i oversvømmede rismarker, fra afbrænding af biomasse og udslip fra kullagre og lossepladser. Kvælstofgødning har gjort af mængden af lattergas (N2O) også er steget meget. Gasserne har en modstråling, og forøgelsen af gasserne har øget gassernes stråling med 1.7 Watt/m² (CO2), 0.5 Watt/m² (CH4), 0.2 Watt/m² (N2O), 0.3 Watt/m² (CFC-gasser).

På grund af denne globale opvarmning vil jordens gennemsnits temperatur stige, og derved vil det få den konsekvens, at alt indlandsisen smelter, hvilket vil øge vandstanden. Når vandstanden stiger, vil havene spise noget af strandene, og i yderste konsekvens vil det betyde, at flere havnebyer, såsom København, vil blive dækket med vand eller i hvert fald dele af dem.

Som nævnt ovenfor så er kulstofkredsløbet en stor faktor, når det gælder den naturlige og menneskeskabte globale opvarmning. Bl.a. da jorden var en frossen iskugle var det vulkanerne, som sendte CO2 op i atmosfæren, hvilket medførte, at temperaturen steg og i sidste ende, at livet ikke døde.

Klimaproblematikken

Siden jordens skabelse er der blevet dannet olie, kul og naturgas, blandt andre fossile brændstoffer, grundet det meget høje tryk i jordens indre. 90% af alt energi bliver dannet af disse ressourcer, og derfor er det et problem, at vi så småt kan se enden på fossile brændsler, som det har taget jorden mange, mange millioner år, i de fleste tilfælde, at danne. Selve problematikken er tydelig – vi er ved at løbe tør for ressourcer – i hvert fald de fossile.

I lang tid har folk debatteret den højaktuelle problematik. F.eks. forudså geologen Marion King Hubbert allerede i 1956, at olieproduktionen i USA ville toppe ca. år 1970, hvorefter den ville falde for altid. I år 1970 blev han så hånet, da USA aldrig før havde produceret så meget olie som i det hår, men allerede året efter fik han ret. Siden 1971 er olieproduktionen kun faldet, og forudsigelser om et globalt fald i verdensproduktionen kan tilskrives Hubbert. Desværre falder efterspørgslen på energiressourcer ikke, tværtimod bliver den ved med at stige, grundet de mange nye vækstøkonomier.

Selvom det alle dage har været relevant, bliver problemet mere og mere relevant, jo længere tid der går, og jo tættere vi kommer på at have udtømt verden. Hvis der blev fundet en endegyldig ny energiform, ville klimaproblematikkens relevans fuldstændig forsvinde, omend det stadigvæk ville kunne betragtes som aktuelt. Det er dog knap så let at løse problemet, selvom der efterhånden er udviklet mange nye teknologier og alternativer, så vi kunne have vedvarende energi.

En af grundende til at der ikke er fundet en endegyldig løsning, er at problemet i mange år er blevet affejet som fjollet, ligesom forskerne, der begyndte at tale om drivhuseffekten, blev det. En anden grund er, at flere af de tilsyneladende gode, lette eller åbenlyse forslag bedømmes til at være potentielt skadelige for miljøet. Deriblandt atomkraft. Debatten omkring atomkraft har været der lige så længe som debatten om vedvarende energi og klimaproblematikken, og der forskes stadigvæk i det.

Kilder:

http://da.wikipedia.org/wiki/Oliekrise#En_geologisk_krise
Radioprogram: Verden Ifølge Gram – d. 12.02.2013

http://videnskab.dk/miljo-naturvidenskab/klimadebat-forhindrer-os-i-handle

Buksefjordens vandkraftværk

Et helt konkret eksempel på et vandkraftværk, er det ved Buksefjorden, ved Grønlands vestlige kyst. Det er et vandkraftværk, der har været i brug siden 1993, og er det første af sin slags på Grønland. Vandkraftværket ligger 48 km i sydøstlig retning fra Nuuk, og er ganske specielt, idet det ligger 600 meter inde i fjeldet, og i en 14 km lang tunnel. Kraftværket forsyner Nuuk, Grønlands hovedstad, med elektricitet til både elforsyning og opvarmning og er altså hele Nuuks energiforsyning.

Værkets tre turbiner yder en samlet effekt på 45 MW, hvilket svarer til 45.000.000 watt. Den tredje turbine blev tilføjet i 2008, og det bragte produktionen yderligere 15 MW op, til den nuværende på 45 MW.


Selve princippet bag vandkraftværket kan ses her.

Inde i selve bjerget ligger der 14 km. tunneller, der forbinder anlægget. Indsøen der ses på toppen af bjerget hedder Kangerdluarssúngûp Taserssusa, og den ligger, som det ses på figuren, 225 m. over vandets overflade.Vandet bliver ført gennem et 10,5 km. langt rør, og røret er dét, der driver de tre turbiner.

Du kan læse videre om vandkraftværket på dets hjemmeside: http://www.nukissiorfiit.gl/dk
Kilder:
http://www.aluminium.gl/da/vandkraftvaerk-aluminium/vandkraft-potentialer-i-projektet/vandkraft-potentialer-i-groenland/vandkra

http://da.wikipedia.org/wiki/Buksefjorden_vandkraftv%C3%A6rk

Den globale energiforsyning

Energiforsyning fra vandkraft

Statistik er hentet fra: http://www.bp.com

Den globale energiforsyning kommer fra mange forskellige energikilder. Nedenfor ses en graf, der illustrerer verdens energiforsyning delt ind under: kul, vedvarende energi, vandenergi, atomkraft, naturgas og olie. Da kurven er stigende, betyder det, at det globale energiforbrug er steget fra ca. 7000 mio. ton i 1986 til omkring 12200 mio. ton i 2011. I 2011 var 791.5 mio. ton af forbruget dækket ind af vandkraft, hvilket er en stigning fra 2010, hvor vandkraft dækkede 778.9 mio. ton af forbruget. Stigningen er altså på 1.59 % fra 2010 til 2011.

Statistik

Statistik for vandkraft

Statistik er hentet fra: http://www.bp.com

For at få et billede af, hvor udbredt vandkraft egentligt er, kigger vi på følgende statistik.

Hydroelectricity consumption by region

Til højre ses en statistik over forbruget af vandkraft delt ud på seks områder af verden: Syd- og Centralamerika, Nordamerika, Mellemøsten, Europa og Euroasien, Asien, og Afrika. Vandkraften er målt i millioner ton, hvilket vi har på y-aksen og på x-aksen har vi årstal fra 1990-2011. 

Der vises et klart billede af, at forbruget af vandkraft er steget fra 1990 til 2011, hvor stigningen især har fundet sted i Asien. Stigningen går fra omkring 500 mio. ton i 1990 til omkring 800 mio. ton i 2011. Forbruget af vandkraft er mindst i Saudiarabien, hvilket kan skyldes, at de har meget oile. 

Dertil kan vi se, at Nordamerika og Europa og Euroasien har haft et nogenlunde stabilt forbrug af vandkraft fra 1990 til 2011, hvorimod det er i Asien og i Syd- og Centralamerika forbruget er steget.

For at kigge på den danske produktion af vandkraft gennem tiden, kan man kigge på dette søjlediagram fra danmarks statistik, der viser den danske produktion fra 1990 til 2011.  

Den danske produktion af vandkraft

Dette søjlediagram viser, at den danske produktion af vandkraft er faldet fra 1990 til 2011, hvilket kan tyde på, at vi er begyndt at bruge andre energikilder i stedet for vandkraft. Andre enerkilder kunne være vindenergi, som er en voksende energikilde herhjemme, da den står for ca. 20 % af den danske strømproduktion, hvilken man kan læse om på denne side climateminds.dk. 

Måder at udnytte vandkraft på

Der findes forskellige måder, at udnytte vandkraft på.
Vandmølle - En vandmølle er en transducer, som omdanner energien fra vandstrømmen til mekanisk arbejde. Man kan også omdanne det vha. af en dynamo, til elektricitet.

Vandkraftværk - Et vandkraftværk er et kraftværk, der uddriver elektrisk energi ved rindende vand. Det henter den potentielle energi i vand, som er fordampet fra havet eller fordampet som nedbør. Højdeforskellen mellem vandet før og efter turbinen giver et energipotentiale.

Bølgeenergi - Energiformen bølgeenergi er, som navnet antyder, en energiudnyttelse af bølger fra havet. Dette gøres ved hjælp af store anlæg, som driver en generator.Tidevandsenergi - Der findes to former for tidevandsenergi. 1. Man udnytter 'flowet' i vandet, eksempelvis ved en lille opdæmning, eller hvad andre højdeforskelle eller 2. Man placerer en container på bunden af havet, der indeholder en generator. Generatoren er koblet til en tromle med reb, som går til overfladen. Når tidevandet hæver vandstanden bliver der trukket i snoren, og generatoren kører.

Saltkraft - Saltkraft, der også kaldes osmotisk kraftværk, er en miljøvenlig vedvarende energikilde, hvor man udvinder energi via en vandturbine pga. en ca. 12-25 atm trykforskel efter naturlig osmotisk flytning af ferskvand over i saltvand via en semipermeabel membran.