Vannfallsenergi er den energi som frigjøres, og dermed kan utnyttes, når en vannmasse faller fra ett høydenivå til et lavere nivå.
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.
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 én joule per liter vann som faller én desimeter. Varer dette i ett sekund, produseres altså én joule per sekund, som per definisjon er effektenheten én watt.
Kjenner man vannføringen (liter eller m³ per sekund) 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 en kostnad som ligger på nivå med eller lavere enn kostnaden for andre former for energiinnvinning, utgjør det økonomiske vannkraftpotensialet. Total teoretisk mengde vannfallsenergi for Norge er beregnet til rundt 550 TWh. Av dette er cirka 30 prosent 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. 8 er en konstant som beror på virkningsgraden i vannvei og generator. Av formelen ser vi direkte at stor vannføring og liten fallhøyde kan gi samme effekt som liten vannføring og stor fallhøyde.
Kommentarer
Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.
Du må være logget inn for å kommentere.