Vannfall av /unsplash.com. CC0 Public Domain

vannfallsenergi

Rjukanfossen har en fallhøyde på 238 meter (høyeste loddrette fall er 104 meter), og var i 1905 en av de første fossene i Norge som ble utnyttet til elektrisk kraft. Normalt er fossen lagt i rør til Vemork kraftstasjon, men den «slippes» noen ganger ved høy vannføring, slik som her i 2007.
Av /flickr.com.
Lisens: CC BY 2.0

Vannfallsenergi er den energi som frigjøres, og dermed kan utnyttes, når en vannmasse faller fra ett høydenivå til et lavere nivå.

Beregning av vannfallsenergi

Vannets vei fra nedbørsfeltet og ned til havets nivå representerer stillingsenergi (J) som kan innvinnes etter loven: masse (kg) × gravitasjon (9,807 m/s²) × fallhøyde (m).

Ut fra dette kan en sette spesifikk vannfallsenergi (ved våre breddegrader) til 9,807 joule per liter vann og meter fallhøyde, eller meget nær 1 joule per liter vann som faller 1 desimeter. Varer dette i ett sekund, produseres altså 1 joule per sekund, som per definisjon er effektenheten 1 watt.

Kjenner man vannføringen (liter eller m³ per sek.) og fallhøyden i desimeter eller meter, kan man ut fra dette enkelt finne hvor mye et vannfall teoretisk kan yte per sekund (effekt) i W eller kW, og per år (energi) med å multiplisere dette med 8760 (antall timer per år). Enheten blir da Wh eller kWh.

Total teoretisk mengde vannfallsenergi for et land er produktet av den gjennomsnittlige årlige vannmengde som renner av fra enhver flateenhet, multiplisert med flateenhetens høyde over havet (eller høyden ned til nivået der vannet renner over grensen til naboland). Vannfallsenergi som kan innvinnes til kostnad som ligger på nivå med eller lavere enn kostnad for andre former for energiinnvinning, utgjør det økonomiske vannkraftpotensialet. Total teoretisk mengde vannfallsenergi for Norge er beregnet til ca. 550 TWh. Av dette er ca. 30 % økonomisk utnyttbart. Se også vannkraft.

Vannfallseffekt

Under følger et forenklet eksempel på beregning av effekten i et vannfall.

I praksis må man ved beregning av effekten i et vannfall ta hensyn til virkningsgraden i tilløpsrør og aggregat. Dersom vi antar en virkningsgrad i turbin og vannvei på 86 prosent og i generator på 95 prosent kan man med god tilnærming beregne effekten etter denne formelen:

P = 8 x Q x H (kW)

Her er Q vannføringen i m³/s og H = fallhøyden i meter. Av formelen ser vi direkte at stor vannføring og liten fallhøyde kan gi samme effekt som liten vannføring og stor fallhøyde.

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg