Hydro-electriciteit

Hydro-elektriciteit of hydro-elektrische energie is energie die is opgewekt uit waterkracht. De kracht van stromend of vallend water wordt door turbines omgezet in elektriciteit. Hydro-elektriciteit werd eerder ook wel 'witte steenkool' genoemd, nu spreken we ook wel van 'witte olie'.
Hydro-electriciteit.
In een hydro-elektrische centrale wordt de kinetische energie van stromend of vallend water door turbines omgezet in elektriciteit. 
Al eeuwen lang maakt de mens dankbaar gebruik van de kracht van stromend of vallend water. Door stromend of vallend water langs een waterschoepenrad te leiden, werd dit door het water in beweging gezet. Het rad dreef vervolgens bijvoorbeeld een graanmolen aan. Er ontstonden op dit eenvoudige principe vele andere toepassingen. De moderne waterkrachtcentrales werken op het zelfde principe, alleen is het schoepenrad vervangen door een turbine. 
In gebieden met veel reliëf kan stromend water een relatief grote stoomsnelheid bereiken. De stroomsnelheid van het water is kinetische energie die omgezet kan worden in elektriciteit. Als er minder hoogteverschil is of er tijdelijk weinig neerslag valt in een gebied is de stoomsterkte kleiner en dus is er minder kinetische energie om elektriciteit op te wekken. 
Om een stabiele wateraanvoer te kunnen garanderen is bij de meeste waterkrachtcentrales een stuwmeer aangelegd. In veel gevallen is op een plaats in het rivierdal een stuwdam gebouwd. Vanuit het voor de dam ontstane stuwmeer wordt het water naar de centrale geleid. Door de stuwdam wordt een groot hoogteverschil gecreëerd. Door het water vanaf grote hoogte naar beneden te laten vallen (waterverval) krijgt het water potentiële energie of valenergie. 
De stuwdam en hydro-elektrische energie.
Een stuwdam blokkeert de waterstroom van een rivier zodat er voor de dam een groot stuwmeer ontstaat. Achter de dam loopt de rivier, op vele meters lager, verder. Een stuwdam heeft twee functies. Allereerst het creëren van hoogteverschil (waterverval)  en daarmee potentiële energie. Ten tweede zorgt een dam ook voor een gelijkmatige aanvoer van water in de waterkrachtcentrale, dit kan doordat de dam voor een grote watervoorraad zorgt (het stuwmeer).
De waterkrachtcentrale.
Het belangrijkste onderdeel van een waterkrachtcentrale zijn de turbines (de moderne versie van het waterrad). Gekoppeld aan een generator wordt hier de daadwerkelijke elektrische energie opgewekt. Er zijn natuurlijk nog meer onderdelen nodig om een waterkrachtcentrale goed te laten werken. De inlaat zorgt ervoor dat er een constante hoeveelheid water vanuit het stuwmeer langs de turbine wordt geleid. De overloop zit in de dam en zorgt ervoor dat de maximale hoeveelheid water in het stuwmeer niet overschreden wordt. Door de overloop hebben eventuele vloedgolven geen invloed op de waterkrachtcentrale. Als het water de turbines is gepasseerd stoomt het achter de dam weer terug de rivier in. Door de nauwkeurige regulering van het water wordt er in de centrale een vrij constante hoeveelheid Hydro-elektrische energie opgewekt. Water is daarmee een vrijwel onuitputtelijke energiebron.
Hydro-electrische energie en milieu.
Ondanks dat het opwekken van Hydro-elektrische energie geen uitstoot van broeikasgassen tot gevolg heeft, zitten er toch ook minder positieve kanten aan deze manier van energie opwekking. Met name voor het ecosysteem van de rivier waarin de   dam is gebouwd heeft dat grote gevolgen.
Vissen die in de rivier leven kunnen de dam niet passeren waardoor ze bijvoorbeeld niet meer in hun paaigebieden kunnen komen. 
Ook de veranderde stroming in de rivier, als gevolg van het plaatsen van een dam,  heeft doorgaans een grote invloed op het ecosysteem van de rivier.

De aanleg van stuwdammen en stuwmeren  brengt met zich mee, dat delen van het betreffende gebied onder water komen. Doorgaans bevindt de meest vruchtbare landbouwgrond zich in de valleien. Daarbij zijn de vlakke delen van de vallei vaak ook in gebruik voor bewoning en zijn daar veelal ook de verkeersvoorzieningen aangelegd. 
De Clyde waterkrachtcentrale in Central Otago, Zuidereiland van Nieuw-Zeeland. Foto: 3News.co.nz
De elektriciteitscentrale bij de Whakamaru stuwdam in de Waikato River. Deze en de onderstaande foto's staan op het informatiebord bij de stuwdam.
Eén van de turbines van de Whakamaru centrale.
Dwarsdoorsnede van de Whakamaru stuwdam met daar achter de elektriciteitscentrale.
Hydro-Elektriciteit in Nieuw-Zeeland
Hydro-elektriciteit wordt algemeen in Nieuw-Zeeland toegepast. Een goed voorbeeld is de schakeling van een aantal waterkrachtcentrales in de Waikato River op het Noorder Eiland. De afbeeldingen hiernaast  zijn afkomstig van het informatiepaneel bij de ingang van de centrale bij Lake Whakamaru. Dit is de vierde centrale vanaf de hoofdbron van de Waikato Rivier, het Taupomeer (Lake Taupo).
De Whakamaru stwdam in de Waikato River. Voor de dam is het Whakamaru stuwmeer ontstaan.
Het stroomgebied van de Waikato River tussen en het Taupo Meer en de stad Hamilton op het Noordereiland van Nieuw-Zeeland. Bron: National Geographic Interactive Mapmaker 2016. Foto: Landsat.
Op het zuidereiland zorgt de Waitaki River naast de afvoer van smeltwater uit een groot deel van de Zuidelijke Alpen voor de opwekking van elektriciteit.  Het smeltwater van zowel de Ahuriri River, de Oahu River, de Pukaki Riveren de Tekapo River komt uiteindelijk via Lake Benmore en Lake Aviemore in de Waitaki River. In totaal zijn er 8 hydro-elektriciteitscentrales in bedrijf (Tekapo A en B, Ohau A, B en C, Benmore, Aviemore en Waitaki). In 2001 kondigde het bedrijf Meridian Energy de plannen voor de bouw van nog eens 6 centales in de benedenloop van de Waitaki aan. Uiteindelijk moest het bedrijf in 2004 tot de conclusie komen, dat dit project geen doorgang kon vinden. De 6 dammen en centrales van  'Project Aqua' zouden 524 Mw aan elektriciteit hebben kunnen leveren.
De Waitaki River op het Zuidereiland is één van de rivieren, die zorg draagt voor de afvoer van smeltwater uit de Zuidelijke Alpen. Grote meren als Lake Ohau, Lake Pukaki, Lake Tekapo en Lake Bowmore voeden de rivier. Op de voorgrond het dorp Kurow.  Rechtsboven aan de horizon is de Grote Oceaan, waarin de Waitaki uitmondt.
Stuwdam in de Waitaki River, ten westen van Kurow. De Waitakidam en centrale werd gebouwd in 1935.
De Aviemore stuwdam aan de oostkant van Lake Aviemore.
Achter de stuwdam (rechts)  in de Waitaki River bevindt zich de hydro-electriciteitscentrale.
Hoog in de bergen boven de Doubtful Sound bevindt zich de grootste hydro-elektriciteitscentrale van Nieuw-Zeeland. Het West Arm Power Station/Manapouri Power Station levert gemiddeld tot 800 Mw aan electriciteit. Bijzonder is, dat het grootste deel van de centrale diep in het granietgesteente is gebouwd. De centrale kwam in 1971 in productie, vooral ten behoeve van de Tiwai Point Aluminium Smelter bij Bluff, zo'n 160 kilometer ten zuidoosten van Manapouri bij de stad Invercargill.