vannkraft

Allerede i antikken ble vannhjul brukt i Romerriket til å male korn. Senere, i middelalderen, spredte teknologien seg til større deler av Europa og under den industrielle revolusjon på begynnelsen av 1800-tallet var den med på å gi nødvendig mekanisk energi til tekstil- og maskinindustrien.

Først i 1870-årene begynte man å utnytte vannkraft til produksjon av elektrisk energi. Dette representerte et viktig skille i vannkraftens historie. Mens en enkel mekanisk utnyttelse av vannkraften forutsetter at energien blir utnyttet i umiddelbar nærhet til energikilden (vannfallet), kan elektrisiteten transporteres over store avstander via kraftledninger. Vannkraften kunne dermed stilles til disposisjon til nye brukergrupper uavhengig av hvor de var lokalisert.

Elektrifiseringen som fulgte på begynnelsen av 1900-tallet var i stor grad basert på produksjon av vannkraft. Med økt forbruk ble det nødvendig å supplere med andre former for kraftgenerering, som nå domineres av varmekraft basert på kull. Fremdeles spiller vannkraft en viktig rolle, og i 2021 var verdens samlede produksjon av vannkraft 4411 TWh. Det utgjorde 15,5 prosent av all kraftproduksjon (tall fra IEA). Det gjør vannkraften til den klart største fornybare energikilden for produksjon av elektrisk energi med en andel på rundt 50 prosent. Til sammenligning bidro vindkraft og solkraft med til sammen 10 prosent av fornybar kraftproduksjon.

I Norge ble produksjon av vannkraft ved utgangen av 2020 beregnet til å utgjøre 89,3 prosent av landets samlede midlere kraftproduksjon, mens vindkraft sto for 8,4 prosent (tall fra NVE). Den reelle kraftproduksjonen vil variere mye på grunn av skiftende årlige tilsig.

Produksjon av vannkraften er en moden teknologi, men fremdeles finnes det et stort vannkraftpotensial som ikke er utnyttet. Det er gjort beregninger i regi av Det internasjonale energibyrået, IEA, som tyder på at det økonomisk utnyttbare potensialet i verden er om lag 8000 TWh. Mesteparten av det som ikke er utnyttet finnes i Afrika, Asia og Sør-Amerika. I Europa og Nord-Amerika er de aller fleste vannkraftressursene bygd ut.

Vannkraftens andel av verdens samlede produksjon av primærenergi var 2,5 prosent i 2021. Det er ventet at verdens produksjon av vannkraft vil øke med om lag 1,8 prosent per år fram til 2030 slik at andelen av den samlede energiproduksjonen vil forbli uforandret rundt to prosent.

Kina er verdens største produsent av vannkraft. Tabellen nedenfor er fra 2021 og viser de største vannkraftnasjonene i verden. For hvert land viser tallene årsproduksjon, andel av verdens samlede vannkraftproduksjon og andel vannkraft i landets egen kraftproduksjon. Samlet produksjonskapasitet for vannkraft i verden var 1 360 GW (installert effekt).

Kilde: IEA

Vannfallsenergi er en fornybar energikilde som kan betraktes som evigvarende, men i likhet med andre fornybare energikilder er den prisgitt naturgitte og varierende forhold. Energikilden må dermed i utgangspunktet anses som upålitelig og ikke alltid tilgjengelig når behovet er til stede. Produksjonen av vannkraft skjer i dag i vannkraftverk. Disse utformes slik at de variasjonene som utspilles i naturen et stykke på vei blir kompensert. Til forskjell fra for eksempel vindkraft, der produksjonen må skje momentant når vinden er til stede, kan vannet samles opp i magasiner og tas ut når behovet er der. Dette gir dagens vannkraft en pålitelighet og regulerbarhet som andre fornybare energikilder ikke har.

Vannkraftverkene er også konstruert slik at endringer i ytelsen til kraftverket kan skje svært hurtig. Det gjør at produksjonen kan tilpasses raske variasjoner i forbruket, til forskjell fra ordinære, store varmekraftverk som bare langsomt kan tilpasses endringer i forbruket. Denne egenskapen gjør at vannkraften i Europa i stor grad brukes til produksjon av regulerkraft, mens varmekraftverkene forbeholdes rollen som grunnlastverk. I Norge blir derimot vannkraften brukt både til produksjon av regulerkraft (effektkjøres) og grunnlast. Dette har sammenheng med at vannkraften står for om lag 90 prosent av landets kraftproduksjon. Vannkraftverkene er derfor bygd ut med store vannmagasiner som gjør det mulig å fordele produksjonen over hele året, og til dels også over flere år (se flerårsmagasin). Flere nye utenlandskabler muliggjør også økt kraftutveksling med andre land.

Norge har spesielt gode naturgitte forutsetninger for utbygging av vannkraft. Landarealet har en gjennomsnittlig høyde på rundt 400 meter over havet. Dette gir stillingsenergi til nedbøren som faller ned på bakken. I tillegg kommer det stedvis svært mye nedbør. Årsnedbør på 1000 til 3000 millimeter i kyststrøkene er vanlig. På Vestlandet er terrenget bratt, noe som gjør at fallhøyden blir stor også over korte strekninger og gjør det lettere å utnytte vannfallet.

Disse forholdene har gjort at Norge nå er Europas største og verdens syvende største vannkraftprodusent, med totalt mer enn 1600 vannkraftstasjoner i drift. Norge har også mer enn halvparten av den magasinerbare vannkraften i Europa (cirka 87 TWh), men forholdsvis lite pumpekraftverk (som kan reversere vannstrømmen i perioder med lav kraftpris). I de senere årene har det særlig vært en økning i antall småkraftverk (1-10 MW), som følge av elsertifikatordningen og samfunnsaksepten for å tillate småskala vannkraft. Norges totale teknisk-økonomisk nyttbare vannkraftpotensial er per 1. januar 2012 beregnet til cirka 214 TWh per år. Da er avrenningen beregnet ut fra tilsigsperioden 1981 til 2010. Av dette er cirka 50 TWh unntatt fra kraftutbygging av vernehensyn (potensialet i de varig verna vassdragene).

Det økonomiske potensialet som ikke er vernet mot vannkraftutbygging var kategorisert i Samlet plan for vassdrag (SP). I SP var det lagt vekt på å bygge ut de minst konfliktfylte og billigste prosjektene først. Økende motstand mot inngrep i vassdrag skaper usikkerhet om hvor mye som kan bygges ut. I senere år har det blitt økt fokus på potensialet med å framskaffe mer vannkraft i Norge med små nye naturinngrep med opprustning og utvidelse av eksisterende vassdragsreguleringer.

Tall ved inngangen til 2018. Kilde: NVE

I utgangspunktet er vannkraft en fornybar og forurensningsfri form for kraftproduksjon, som de fleste steder har minimale utslipp av klimagasser. Energimengden som produseres i livsløpet til mange vannkraftverk er også langt bedre enn for de fleste andre energiformer. Derimot krever bygging av vannkraftverk store inngrep i naturen i form av oppdemming eller senkning av vann, og bygging av veier, dammer og kraftledninger. Dette skaper store sår og barrierer i en ellers frodig vassdragsnatur med mange høye fosser, stryk og innsjøer.

Vannkraftreguleringer medfører ofte endringer i det hydrologiske regimet (endring i vannføring), hvor enkelte deler av elvesystemet kan oppleve mer eller mindre permanent bortfall av vann, mens andre deler av det regulerte elvesystemet kan bli preget av reduserte flommer, høyere lavvannføringer eller raske og hyppige endringer i vannføring (effektkjøring). Dette vil i stor grad være bestemmende for hvilke økologiske konsekvenser en regulering vil gi på det akvatiske miljøet. Viktige økologiske funksjoner og leveområder for arter kan bli skadelidende, men moderne miljøtilpasninger kan avbøte mange av miljøvirkningene fra vannkraft.

Norge har ti av verdens 27 høyeste fossefall, og de fleste er nå regulert til vannkraftproduksjon. Det antas at rundt 70 prosent av Norges vassdrag er berørt av kraftutbygging, inkludert mange av våre nasjonale laksevassdrag. Inngrepene betyr mye for landskapet, men har også betydning for fiske, tap av villmark og det biologiske mangfoldet. Vannkraftutbygginger truer også flere naturtyper, der flere sjeldne moser og lavarter i fossesprøytsoner lever. Dette har også medført noen av de største motstandsbevegelsene og sivile ulydighetsaksjoner i Norge, som Mardøla-aksjonen og Alta-saken.

På den annen side kan en regulering av vassdrag ha flere positive sider ved at den kan bidra til redusert flomfare og gi grunnlag for annen samfunnsnytte som tapping av vann til irrigasjon. Flere av våre utbygde vassdrag er også fortsatt viktige turistattraksjoner (Vøringsfossen, Mardøla). De samlede miljøvirkningene har gjort at fortsatt vannkraftutbygging er omstridt mange steder både i Norge og internasjonalt.

Internasjonalt er det også blitt økt fokus på å gjenskape sammenhengene økosystemer og bedre det regulerte vassdragsmiljøet for å sikre bærekraftig vannkraftproduksjon. Det forventes effektive avbøtende tiltak og økologisk restaurering som miljøbasert vannføring, sikker toveis fiskevandring og god sedimentforvaltning.

• energi i Norge
• samlet plan for vassdrag
• verneplan for vassdrag
• miljøbasert vannføring
• vassdragsregulering
• vannfallsenergi
• elektrisitet

• Om vannkraft på NVEs nettsider
• Miljøtilpasset vannkraft fra forskningssenteret HydroCen – miljødesign
• Om vannkraft i verden – International hydropower association

• International Hydropower Association (2020). Hydropower status report – – Sector trends and insights
• Eie, Jon Arne (2013). Vannkraft og miljø – Resultater fra FoU-programmet Miljøbasert vannføring. NVE rapport.
• Modahl, I.S., Raadal, H.L., Gagnon, L. & Bakken, T.H. (2013) How system boundaries affect the energy indicator results for different electricity generation technologies. Energy Policy . Volum 63, side 283–299.