het mechanische vermogen van vallend water is een eeuwenoud hulpmiddel. Het werd meer dan 2000 jaar geleden door de Grieken gebruikt om waterraderen te veranderen voor het Malen van tarwe in meel . De beschikbaarheid van goedkope slaven-en dierenarbeid beperkte de wijdverbreide toepassing ervan tot ongeveer de 12e eeuw. In de Middeleeuwen werden grote houten waterwielen ontwikkeld met een maximaal vermogen van ongeveer 50 pk. Moderne grootschalige waterkracht dankt zijn ontwikkeling aan de Britse civiel ingenieur John Smeaton, die voor het eerst grote waterwielen bouwde uit gietijzer.Waterkracht speelde een belangrijke rol in de Industriële Revolutie. Het gaf een impuls aan de groei van de textiel -, leer-en machine-shop-industrie in het begin van de 19e eeuw. Hoewel de stoommachine al was ontwikkeld, was steenkool schaars en was hout onbevredigend als brandstof. Waterkracht hielp bij de ontwikkeling van vroege industriële steden in Europa en de Verenigde Staten tot de opening van de kanalen leverde goedkope steenkool in het midden van de 19e eeuw.
Dammen en kanalen waren nodig voor de installatie van opeenvolgende waterwielen wanneer de val groter was dan 5 m (16 ft). De bouw van grote stuwdammen was echter niet mogelijk en de geringe waterstromen in de zomer en de herfst, in combinatie met ijsvorming in de winter, leidden tot de vervanging van bijna alle waterwielen door stoom, wanneer steenkool beschikbaar kwam.De eerste waterkrachtcentrale werd gebouwd in 1880 in Cragside, Northumberland, Engeland. De wedergeboorte van waterkracht kwam met de ontwikkeling van de elektrische generator, verdere verbetering van de hydraulische turbine, en de groeiende vraag naar elektriciteit tegen het begin van de 20e eeuw. In 1920 waren waterkrachtcentrales al goed voor 40 procent van de elektriciteit die in de Verenigde Staten werd geproduceerd.
het basisprincipe voor de exploitatie van de meeste grote installaties is sindsdien hetzelfde gebleven. Planten zijn afhankelijk van een groot waterreservoir stroomopwaarts van een dam waar de waterstroom kan worden geregeld en een bijna constant waterpeil kan worden gewaarborgd. Water stroomt door leidingen, genaamd penstocks, Okinawa zeewater Pompaccumulatiecentrale die worden gecontroleerd door kleppen of turbine poorten om het debiet aan te passen aan de stroomvraag. Het water komt dan de turbines binnen en verlaat ze door het zogenaamde tailrace. De generatoren zijn direct boven de turbines gemonteerd op verticale assen. Het ontwerp van turbines is afhankelijk van de beschikbare kop water, met zogenaamde Francis turbines gebruikt voor hoge koppen en propeller-turbines gebruikt voor lage koppen.
in tegenstelling tot installaties van het type opslag, die afhankelijk zijn van het in beslag nemen van grote hoeveelheden water, zijn er enkele voorbeelden waar zowel de waterval als het constante debiet hoog genoeg zijn om zogenaamde “run-of-the-river” -installaties mogelijk te maken; een daarvan is het joint US-Canadian Niagara Falls power project.
in de jaren 1700 erkenden Amerikanen de voordelen van mechanische waterkracht en gebruikten deze op grote schaal voor het malen en pompen. Tegen het begin van de jaren 1900, waterkracht goed voor meer dan 40 procent van de Amerikaanse levering van elektriciteit. In de jaren 1940 waterkracht leverde ongeveer 75 procent van alle elektriciteit verbruikt in het Westen en de Pacific Northwest, en ongeveer een derde van de totale elektrische energie van de Verenigde Staten. Met de toename van de ontwikkeling van andere vormen van elektriciteitsopwekking, is het percentage waterkracht langzaam gedaald en levert vandaag ongeveer een tiende van de elektriciteit van de Verenigde Staten.
de eerste waterkrachtcentrales waren gelijkstroomcentrales die in de periode van ongeveer 1880 tot 1895 werden gebouwd om boog-en gloeilampen aan te drijven. De jaren 1895 tot 1915 zagen snelle veranderingen optreden in hydro-elektrische ontwerp en een breed scala aan plantenstijlen gebouwd. Het ontwerp van hydro-elektrische installaties werd vrij goed gestandaardiseerd na de Eerste Wereldoorlog, waarbij de meeste ontwikkelingen in de jaren 1920 en 1930 werden gerelateerd aan thermische installaties en transmissie en distributie.
de volgende lijsten geven een aantal belangrijke gebeurtenissen in de geschiedenis van waterkracht:De Franse ingenieur Benoit Fourneyron ontwikkelde een waterturbine met een hoog rendement (80%), waarbij het water tangentieel door de turbine werd geleid, waardoor het roteerde. Een andere Franse ingenieur, Jean V. Poncelet, ontwierp in 1826 een turbine met dezelfde principes. Het werd pas in 1838 gebouwd toen S. B. Howd een Amerikaans patent kreeg voor een soortgelijk ontwerp.1848 James B. Francis verbeterde op deze ontwerpen om een turbine met 90% efficiëntie te creëren.1870 ‘ s werelds eerste hydro-elektrische project in Cragside, Rothbury, Engeland leverde elektrisch licht.1880 het eerste industriële gebruik van waterkracht om elektriciteit op te wekken vond plaats in Grand Rapids Michigan toen 16 borstel-booglampen werden aangedreven met behulp van een waterturbine in de Wolverine Chair Factory in Grand Rapids, Michigan1881 in Niagara Falls, New York een borsteldynamo werd aangesloten op een turbine in Quigley ‘ s meelmolen om straatlantaarns te verlichten.1882 in Appleton, Wisconsin de eerste hydro-elektrische centrale die gebruik maakte van het Edison systeem was de Vulcan Street Plant.1887 het San Bernadino (Californië) High Grove Station was de eerste hydro-elektrische centrale in het westen van de Verenigde Staten 1889 in Oregon City (Oregon), het Willamette Falls station was de eerste AC hydro-elektrische centrale. Het zond eenfasige stroom 20 mijl naar Portland met 4.000 Volt, naar 50 volt voor distributie.In Frankfort op Main (Duitsland) werd het eerste driefasige hydro-elektrische systeem gebruikt voor een 175 km lange demonstratielijn van 25.000 volt vanaf de fabriek in Lauffen.1895 de eerste waterkrachtcentrale op het zuidelijk halfrond werd gebouwd in Duck Reach, Tasmanië en leverde stroom aan de stad Launceston voor straatverlichting.1898 Decew Falls 1, St.Catherines, Ontario, Canada werd voltooid. In het bezit van Ontario Power Generation zijn nog vier eenheden operationeel. Op 25 augustus 1898 zond dit station stroom uit bij 22.500 Volt, 66 2/3 Hz, tweefasig, een afstand van 56 km tot Hamilton, Ontario. Met behulp van de hogere spanning toegestaan efficiënte transmissie over die afstand. (Erkend als een IEEE mijlpaal in Electrical Engineering & Computing door het Uitvoerend Comité van de IEEE in 2002)
1901 in Trenton Falls, New York, zag de eerste installatie van hoge kop reactie turbines ontworpen en gebouwd in de VS 1905 in Sault Ste. Marie, Michigan, de eerste laagkoppige centrale met direct aangesloten verticale as turbines en generatoren werd gebouwd
1906 in Ilchester, Maryland, een volledig ondergedompelde hydro-elektrische centrale werd gebouwd binnen Ambursen Dam.1911 R. D. Johnson vond de differentiële piek tank en Johnson hydrostatische penstock ventiel.1912 in Holtwood, Pennsylvania, was de eerste commerciële installatie van een Kingsbury vertical thrust bearing in hydro-elektrische installatie.1914 S. J. Zowski ontwikkelde de High specific speed reaction (Francis) Turbine runner voor toepassingen met lage kop.In 1916 was er de eerste commerciële installatie van een vaste schroefturbine ontworpen door Forrest Nagler.1917 de hydracone draft tube werd gepatenteerd door W. M. White.1919 Viktor Kaplan demonstreerde een instelbare blade propeller turbine runner in Podebrady, Tsjechoslowakije.In 1922 werd voor het eerst een hydro-elektrische centrale gebouwd, speciaal voor piekvermogen.1929 de Rocky River-fabriek in New Milford( Connecticut) was de eerste grote waterkrachtcentrale voor pompaccumulatie.Voor meer informatie: A recommended resource detailling the history of hydro-electricity is the two volume set of Hydro-Electric Development in the United States 1880-1940, prepared for the Task Force on Cultural Resource Management, Edison Electric Institute, Duncan Hay, New York State Museum, 1991. Dit boek beschrijft de Amerikaanse hydro-elektrische ontwikkeling vanaf het eerste gebruik van hydro-elektrische energie rond 1880 tot 1940 tegen die tijd waren er meer dan 1500 hydro-elektrische installaties on line produceren ongeveer een derde van de elektrische energie van de Verenigde Staten. Dit in vergelijking met vandaag, wanneer minder dan een tiende van de energie is hydro-elektrische.
geschiedenis van waterkrachtcentrales in de regio Niagara
het Snowy Mountains scheme, Nieuw – Zuid-Wales, Australië, is een van ‘ s werelds meest complexe geïntegreerde water-en waterkrachtcentrales, die 25 jaar in beslag nam om te bouwen. Informatie over de ontwikkeling is beschikbaar op de website van Snowy Hydro.
×sluiten