Zou het niet mogelijk zijn om uit de stroming van het water in een regenpijp energie op te wekken?

Antwoord

We zullen eens uitrekenen hoeveel energie dit ongeveer kan opleveren.

Als ik kijk naar gegevens op http://www.statbel.fgov.be, zie ik dat er in Ukkel ongeveer 1000 mm neerslag per jaar valt (dit is voor een referentieoppervlakte van 1m²).

Stel, we hebben een dak van 100m², waar we regen opvangen, en al deze regen vloeit door 1 pijp naar beneden. In die pijp installeren we bvb een turbine die dan weer een generator aandrijft, zoals in waterkrachtcentrales toegepast wordt. Laten we voor het rendement van deze installatie 75% nemen, hetgeen me erg optimistisch lijkt.

Stel dat het hoogteverschil 2 verdiepingen is, dus ongeveer h = 6 m.

Nu gaan we rekenen:
Het volume neerslag per vierkante meter dak is 1000 mm X 1 m² = 1m³. Per vierkante meter valt er dus 1 kubieke meter water. We hebben een dak van 100 m², dus we krijgen een totaal volume V = 100 m³ regen op het dak tijdens 1 jaar.
De dichtheid van water is ongeveer 1000 kg per m³. De massa van al dat jaarlijks water is dus m = 100 000 kg.
Dit water bezit nog potentiele energie als het op het dak valt. De vermindering van potentiele energie als het water naar beneden komt is E = m X g X h. Hierbij is g = 9,81 N/kg de gravitatieconstante (N is Newton, de eenheid van kracht).
We krijgen dus : E = 100 000 kg X 9,81 N/kg X 6m = 5 886 000 Nm.
Newton (N) maal meter (m) is gelijk aan Joule (J), dit is de eenheid voor energie.
Dus E = 5,9 MJ. (M staat voor mega, en M=10⁶).
Van die 5,9MJ krijgen we slechts 75% onder elektrische vorm, wegen het omzettingsrendement. We hebben dus uiteindelijk E_effectief = 5,9 MJ X 75/100 = 4,4 MJ.

Hoeveel energie is dit nu eigenlijk? Daarvoor gaan we vergelijken met de kilowattuur kWh, de energie-eenheid die gebruikt wordt om het verbruik uit het elektriciteitsnet te meten.
Hoeveel Joule is 1 kWh?
1 kWh = 1000 X J/s X 3600 s = 3 600 000 J = 3,6 MJ.
Wist je trouwens dat Google een ingebouwde rekenmachine heeft die ook uitgebreide omzettingen van fysische grootheden aankan? Probeer het volgende namelijk maar eens:
http://www.google.com/search?q=1+kWh+in+J
Google leert ons hier hetgeen we al wisten, nl dat 1 kWh = 3,6 MJ.

We zien dus dat onze waterkrachtinstallatie ons op jaarbasis 4,4 MJ * 1 kWh / 3,6 MJ = 1,2 kWh kan opleveren. Dit is helaas bedroevend weinig. Je zou hiermee het elektrisch blaaskacheltje in de badkamer amper een half uurtje mee kunnen doen werken.
Ecopower verkoopt zijn kilowattuurs momenteel aan 0,17 €. De installatie lijkt bijgevolg niet echt rendabel met een opbrengst van 20€ per eeuw. De terugbetaaltijd van de installatie zal veel groter zijn dan de levensduur.

Het tegenvallen van de energiehoeveelheid in dit geval wil zeker niet zeggen dat waterkracht in het algemeen tegenvalt. In Belgie alleen al zijn er bijvoorbeeld verscheidene kleine waterkrachtcentrales. Het verschil is wel dat deze per seconde te verwerken krijgen wat je dak per jaar krijgt. Deze leveren dus wel substantiele hoeveelheden energie op. In Noorwegen wordt zelfs nagenoeg alle elektriciteit gewonnen uit waterkracht. Wat een geweldige luxe. Daar is het zelfs OK om te verwarmen met elektriciteit, hetgeen bij ons niet echt gepermitteeerd is.