Waterkracht, een duurzame energiebron
Water kan op drie manieren gebruikt worden om energie te winnen.
- De voornaamste methode maakt gebruik van de mechanische kracht van stromend water.
- De tweede methode maakt gebruik van het osmotisch verschil tussen zout en zoet water.
- De derde methode benut het temperatuurverschil tussen diep gelegen en oppervlakkig water.
Mechanische waterkracht
Water wordt al sinds jaar en dag door de mens benut. In eerste instantie werd de kracht van stromend water direct aangewend om bijvoorbeeld een rad te laten draaien, wat vervolgens een molensteen aandreef. Later is men waterkracht vooral gaan gebruiken om stroom op te wekken. Dit wordt gedaan door een stuwdam in een rivier te plaatsen, waarin slechts een kleine doorgang is. Door de kracht waarmee het water tegen de dam aandrukt, wordt het beetje water dat door de doorgang kan er fors doorheen geperst. Het water wordt dan door een turbine geleid, die is aangesloten op een generator. De energie die men op deze manier wint is volledig vrij van uitstoot en bovendien onuitputtelijk. Wereldwijd komt zo'n 19% van alle stroom van waterkrachtcentrales, wat 63% van alle groene stroom is.
Andere manieren om mechanische waterkracht te benutten zijn o.a. het gebruik maken van getijdestromingen of van golven.
Energie uit osmose
Bij energiewinning uit osmoseverschil speelt de hoeveelheid zout in het water de hoofdrol. In zeewater zit veel zout, in rivierwater weinig. Allereerst wordt zeewater langs rivierwater geleid, gescheiden door een membraan. Dit is een zogenaamd semipermeabel membraan: watermoleculen kunnen hier doorheen, maar de ionen van het zeezout niet. De watermoleculen verplaatsen zich door het osmoseverschil naar het zeewater, om zo het verschil op te heffen. Hierdoor ontstaat er een groter volume water aan de kant van het zeewater, waardoor een drukverschil ontstaat. Dit drukverschil wordt vervolgens net als bij een stuwdam gebruikt om een turbine aan te drijven.
De technieken voor deze vorm van energiewinning zijn nog in ontwikkeling. De komende jaren moeten (o.a. uit Nederlandse hoek) de eerste commercieel betaalbare membranen op de markt komen.
Energie uit temperatuurverschil
We weten dat we stroom kunnen opwekken door middel van zonnepanelen. Op een groot deel van de aarde gaat zonne-energie 'verloren', doordat de zon slechts het oceaanwater opwarmt. De verhoging van de temperatuur aan het oppervlak levert een verschil op met het koudere water dat dieper ligt. Dit verschil kan een warmtemachine aandrijven op een vergelijkbare manier zoals een stoommachine dat doet. De mechanische arbeid die men dan verkrijgt kan vervolgens weer omgezet worden in stroom.
Waterkracht is een erg schone energiebron. In veel gevallen bestaat het voornaamste afvalproduct zelf gewoon weer uit water. Toch is ook waterenergie niet zonder kanttekeningen. Het brakke (halfzoute) water dat uit de osmosecentrales komt, heeft bijvoorbeeld wel degelijk invloed op het lokale ecosysteem. Veel organismen gedijen namelijk juist wel/niet bij zout/zoet water. Ook een temperatuurverschil van slechts enkele graden kan voor veel flora en fauna grote invloed hebben. En een stuwdam (doorgaans megabouwwerken) heeft lokaal al helemaal grote gevolgen.