Hur fungerar vattenkraft?

Vattenkraft i energisystemet

Det finns idag cirka 2 000 vattenkraftverk i Sverige som år 2021 producerade 73,5 TWh el. De 250 största kraftverken står för 98 % av den totala vattenkraftproduktionen, dessa kraftverk är placerade i Sveriges största älvar. Sveriges största vattenkraftverk heter Harsprånget och dämmer upp Luleälven. Harsprånget producerar ca 2 TWh årligen. Tack vare energipotentialen i vattendrag har vattenkraftverk möjlighet att bli mycket stora. De fem största kraftverken* i världen är alla vattenkraftverk. Väldens största heter De tre ravinernas damm och ligger längs med Yangtze floden i Kina. År 2021 producerade kraftverket 103,6 TWh med el, motsvarande 61 % av Sveriges totala elproduktion år 2021.

Vattenmängden påverkar direkt hur mycket el som ett vattenkraftverk kan producera. Ett år med lite nederbörd kallas torrår och ett med mycket våtår, skillnaden i elproduktion kan i Sverige vara upp till 30 TWh. Det finns olika tekniker för att utnyttja kraften som finns i vattnets rörelse. De två vanligaste typerna av vattenkraftverk är strömkraftverk och konventionell vattenkraft:

• I ett strömkraftverk sätter det naturliga vattenflödet snurr på turbinerna. Ett strömkraftverk kan antingen placeras i ett vattendrag eller på en plats med starkt tidvatten. En fördel med strömkraftverk är att inverkan på närmiljön är liten. Strömkraftverk saknar däremot möjligheten att lagra energi och kraftverket blir beroende av det varierande vattenflödet.
• I ett konventionellt vattenkraftverk fördäms ett vattendrag med en dammvägg. Detta görs primärt av två anledningar. Den ena anledningen är att introducera en höjdskillnad mellan vattennivån uppströms och den nedströms. Desto högre höjdskillnad desto högre lägesenergi har vattnet i reservoaren. Högre lägesenergi innebär att rörelseenergin och elproduktion blir högre. Den andra anledningen är att kunna lagra energi. Vattnet i reservoaren fungerar som ett naturligt batteri och kontrolleras genom att reglera vattenflödet i kraftverket.

Vattenkraft har generellt en hög verkningsgrad på ca 90 procent. Det är i turbiner och i generatorn som förluster uppstår.

För- och nackdelar med vattenkraft 

El från ett vattenkraftverk är både fossilfri och förnybar. Nytt vatten samlas i dammen från nederbörd och smältvatten. Vattenkraft är en form av både planerbar- och reglerkraft, vilket är en viktig egenskap i ett elsystem som har hög andel variabel kraft i sin elmix. Konventionell vattenkraft kan öka sin produktion när de andra kraftslagen producerar mindre och vice versa.

Vattenkraft har en betydande miljöpåverkan på sin omgivning. När det naturliga vattenflödet förändras påverkar det naturlivet både upp- och nedströms från dammen. Uppströms finns risk för översvämningar som påverkar naturliv eller skadar användbar mark. Nedströms minskar vattenföringen och ändrar förutsättningar för ekosystemet längs flodbädden. På grund av detta finns det stränga regler för hur vattenkraften får byggas och möjligheten till utbyggnad är liten. 

Fördelar

• Vattenkraft är ett förnybart och fossilfritt kraftslag.
• Vattenkraft är en form av reglerkraft, vilket innebär att produktionen kan styras utifrån behov. 
• Vattenkraft kan lagra stora mängder energi, vilket är värdefullt om man vill skapa ett stabilt elsystem.

Nackdelar

• Vattenkraft har en betydande miljöpåverkan på sin omgivning. Uppdämning av vattendrag orsakar problem för människa och natur både upp- och nedströms kraftverket. Vattenkraft stör fiskvandringen vilket påverkar fiskebeståndet negativt.  
• Vattenkraft är fullt utnyttjad i Sverige och möjligheterna till utbyggnation är små. 
• Vattenkraft är planerbar men påverkas av vattentillförseln. När nederbörden är låg minskar möjligheterna för kraftproduktion.

*Baserad på installerad effekt