Natuurkunde

waterkracht


Inleiding

Nu de fossiele brandstoffen opraken, gaan we meer en meer zoeken naar andere energiebronnen. Hippe, geavanceerde technieken als brandstofcellen en kernenergie wordt aangewend om de mensheid van energie te voorzien. Maar het hoeft niet allemaal zo ingewikkeld te zijn: de kracht van water is enorm. De aarde bestaat zelfs voor 70% uit water, een gigantische bron van energie.

Vroeger

Het gebruik van de kracht van water is terug te voeren tot de Oudheid. De Grieken gebruikten al wielen die ze in het water plaatsen voor het malen van meel, tarwe en bloem. Tijdens de industriële revolutie werd dit idee weer opgepakt, maar toen won de stoommachine de strijd op populariteit. Waterkracht was te onbetrouwbaar. Toch is het idee later weer opgepakt en heeft het weer aan populariteit gewonnen. 

Golfen, getijden en snelheid

Waterwielen, ook wel schoepenraden zijn niet de enige manier om energie op te wekken door middel van water. Interessant zijn ook het gebruik van de getijdenstroom en het gebruik van golfslag. Weer een meer traditionele manier van energie opwekken met water is het gebruik van zwaartekracht dammen (soms ook stuwdammen genoemd). 

Aandrijving

Bij waterkracht wordt water gebruikt om energie op te wekken. Maar het wordt niet verbrand of iets dergelijks om de energie uit het water te halen, zoals bij brandstoffen. Bij waterkracht wordt energie opgewekt door de bewegingsenergie of zwaarte-energie die het water bezit. Het water drijft vaak turbines aan. Turbines zetten de stromingsenergie van het water om in mechanische energie. Deze energie wordt gebruikt om een andere machine of een elektrische generator aan te drijven. Turbines worden onderverdeeld in twee types: impulsturbines en reactieturbines. 

Invloedsfactoren

Hoewel het schoepenrad de oudste manier is om waterkracht op te wekken, is deze zeker nog interessant. Het rendement van een schoepenrad is namelijk grotendeels afhankelijk van de vorm van de schoepen. Ook het aantal schoepen en de hoek waarmee het water op de schoepen terecht komt heeft invloed over de hoeveelheid opgewekte energie. Een schoepenrad is gemakkelijk zelf te bouwen met lepeltjes. Samen met een pulsenteller en een waterkraan kun je hier leuke experimenten mee uitvoeren!

onderzoeksvragen

Geschiedenis
Hoe is het gebruik van water als energiebron ontstaan?

Vele toepassingen
Op welke manieren wordt water gebruikt om energie op te wekken?

Groot, groter, grootst
Wat zijn 's werelds grootste (zwaartekracht) dammen?

Turbines
Hoe werken de verschillende soorten turbines?

Rendement
Wat zijn de factoren die invloed hebben op het rendement van een schoepenrad?