Redigerer Vannkraft (avsnitt)

== Metoder for vassdragsregulering for kraftproduksjon ==
=== Utnyttelse for størst mulig kraftproduksjon ===
[[Fil:Hydroelectric dam.svg|thumb|Stilisert fremstilling av et elvekraftverk. Til venstre er dammen (Reservoir) med inntak (Intake) og rør (Penstock). I midten er selve kraftsatasjonen (Powerhouse) som er en del av demningen med turbin og generator. Vannet ledes ut fra turbinen og tilbake til vassdraget (River)]]

[[Fil:Tyssedal rørgate.jpg|thumb|Rørgate ned til [[Tyssedal kraftanlegg]]. Vannstrømmen (slukeevnen) i rørene og den vertikale høyde mellom turbin og vannspeilet i inntaksdammen (fallhøyde) bestemmer ytelsen til turbinene. Kraftstasjonen var i drift fra 1908 til 1989 og ble fredet etter Kulturminneloven i år 2000.]]

Formelen for elektrisk [[effekt]] i et [[vannkraftverk]] er:

<math>P=\eta\rho\,gQh\!</math>

der:
* P er effekt [W].
* η virkningsgrad i turbin og generator. Denne vil typisk være 0,90 - 0,95 for turbin og for generator 0,97.
* ρ tettheten av vann 1000 kg/m<sup>3</sup>.
* Q slukeevne eller vanngjennomstrømning pr tidsenhet [m<sup>3</sup>/s].
* g massens akselerasjon 9,81 m/s<sup>2</sup>.
* h netto fallhøyde [m]. Det vil si at trykkfallet i turbinrør eller tilløpstunnel må subtraheres.

Eller årlig [[Energi|energiproduksjon]]:

<math>W=\eta\rho\,gVh\!</math>

Der V er samlet vannvolum pr. år [m<sup>3</sup>] og de andre faktorene de samme som i uttrykket over.  

Av dette ser en at det blir vesentlig for en kraftregulering å både få nyttiggjort en så stor vannmengde som mulig og samtidig stor fallhøyde. Kraftutbyggeren er derfor interessert i å få tilgang til mest mulig av det aktuelle [[Nedbørfelt|nedbørfeltet]]. Jo lenger ned i vassdraget inntaksmagasinet plasseres desto større vannmengde og vanngjennomstrømning (slukeevne) kan oppnås. Lavt plasserte inntaktsmagasin gir imidlertid liten fallhøyde. Motsatt vil en kraftstasjon plassert ved havnivå og inntak plassert høyt oppe i vassdraget gi stor fallhøyde, men liten vannmengde. Best mulig utnyttelse av et vassdrag til kraftproduksjon må balansere disse to størrelsene. En løsning kan være å plassere flere kraftverk etter hverandre langs vassdraget. Ofte vil det være en kompleks og komplisert teknisk/økonomisk optimalisering bak valg av plassering av damer, overføringstunnel og kraftstasjoner i et vassdrag. Vannføringen i elvene er enten målt eller beregnet flere steder, topologien kartlagt og kostnadene for hvert enkelt tiltak beregnet, og ut fra dette kan mange alternative vannkraftutbygginger beregnes. Rentenivå, fremtidig energipris og avdragstid vil også være parametre for denne analysen. Inntektene av prosjektet sier noe om samfunnsnytten, og denne skal igjen veies opp mot ulempene. 

Jevnest mulig energiproduksjon gir best utnyttelse av den investerte kapital. Vannføringen i et [[vassdrag]] varierer med årstidene, og vil også være avhengig av hvordan vann lagres i snø og jordsmonn. Et [[nedbørfelt]] som ligger i høyfjellet, er lite og bratt, eller inneholder mye stein og grus, vil bli en typisk flomelv. Derimot vil en elv fra et stort flatt områder med store innsjøer, myrer og dypt jordsmonn gi jevnere vannføring<ref name="VR">Arne Tollan: ''Vannressurser''. Universitetsforlaget, 2002. ISBN 82-15-00097-5</ref>.

En demning danner en kunstig innsjø og om det er mulig å variere vannvolumet kalles dette for et [[Magasinkraftverk|reguleringsmagasin]]. I et slikt magasin kan vann lagres og tappes kontrollert ned til kraftstasjonen. Typisk vil magasinene fylles opp i perioder med mye nedbør. Vanligvis fylles norske magasiner både om høsten og sent på våren ved snøsmelting. Tapping av reguleringsdammen skjer i perioder med stort energibehov, som typisk er om vinteren, samtidig er det normalt lite tilsig om vinteren. Reguleringsmagasinene er energilagre i det elektriske kraftsystemet. Det øverste tillatte vannivået kalles høyeste regulerte vannstand (HRV) og nederst nivå kalles lavest regulert vannstand (LRV).

Vannkraft har svært store investeringskostnader, omtrent som for kjernekraft, men gir langvarige inntekter. For energiproduksjon i kull-, kjerne- og gasskraftverk er det løpende kostnader for energikilden, mens vannkraft ikke har noen løpende kostnader knyttet til selve energikilden. De løpende kostnadene til drift av et vannkraftverk er meget små i forhold til inntektene av energisalg. Levetiden for et vannkraftanlegg er også meget lang.<ref>[http://fornybar.no/vannkraft/teknologi#store_vannkraftverk] {{Wayback|url=http://fornybar.no/vannkraft/teknologi#store_vannkraftverk|date=20140201212400}} www.fornybar.no vannkraft store vannkraftverk</ref>.

=== Behov for store dammer og kraftoverføringer ===
[[Fil:Installations hydroélectriques de la Grande Dixence de.svg|thumb|Skjematisk fremstilling av vannveien for kraftverket Lac de Cleuson i [[Valais]] i [[Sveits]], der det er fire pumpestasjoner for å flytte vann fra lavere nivåer til selve hoveddammen. Fallhøyden ned til Bieudron kraftverk er på hele 1883 m, den største i verden. ]]

Fordi nedbør og elektrisitetsbehov kan variere mellom regioner vil det være behov for å overføre strøm over store avstander. Dette krever kraftlinjer med stor kapasitet som kan overføre elektrisitet fra områder med overskudd (stor magasinfylling) til områder med liten magasinfylling og/eller begrensede vannkraftressurser.

=== Kompliserte reguleringer ===
Kraftverk er ofte plassert rett ved vassdraget som er regulert, slik at vannet strømmer tilbake i elva etter å ha gått gjennom turbinen. Mellom inntaksmagasinet og kraftverket blir det lite vann i elva (restvannføring) eller elva blir helt tørrlagt. Konsesjonen som er gitt for utbyggingen gir bestemmelser for dette. Nærliggende vann kan også bli oppdemt og vannet overført i tunneler til inntaksmagasinet. Vann fra nabovassdrag kan også overføres i lange tunneler, noen ganger ved bruk av [[pumpe]]r. Ved bekkeinntak renner vann fra mindre elver rett ned i en kanal for å bli overført til magasin. Slike kraftutbygginger kan være svært omfattende med tunneler på mange kilometer. Den skjematiske fremstillingen til høyre viser dette for en større kraftutbygging i Sveits. Aller enklest kraftutbygginger er det når kraftverket og inntaksdammen er i samme konstruksjon eller står svært nært hverandre, slik det er vanlig i [[elvekraftverk]]. Noen eksempler er [[Hooverdammen]] i USA og [[Alta kraftverk]] i Finnmark.