Vatnsafl

Íslensk fallvötn eru önnur af tveimur mikilvægustu orkuauðlindum landsins.  Um 70% af raforku Íslands er framleidd í vatnsaflsvirkjunum og um 30% í jarðvarmavirkjunum.  Til samanburðar eru tæp 20% af raforkuheimsins framleidd með vatnsafli.  Bæði vatnsafl og jarðvarmi eru endurnýjanlegar orkulindir.

Mannvit býr yfir áratuga reynslu af hönnun vatnaflsvirkjana og hefur komið að hönnun og byggingu flestra vatnsaflsvirkjana sem byggðar hafa verið á Íslandi frá 1970.  Mannvit hefur einnig hannað og komið að byggingu og gangsetningu smávirkjana á Íslandi, í Noregi og á Grænlandi.

Beislun vatnsafls til rafmagnsframleiðslu á sér yfir 100 ára sögu á Íslandi.  Fyrsta vatnsaflsvirkjunin, 9 kW, var byggð í Hafnarfirði og tekin í notkun árið 1904.  Í kjölfarið fjölgaði virkjunum, fyrst smávirkjunum og síðar einnig stærri virkjunum.  Fljótsdalsstöð, 690 MW, stærsta vatnsaflsvirkjun Íslands, var gangsett árið 2007.

Allar vatnsaflsvirkjanir, stórar sem smáar, byggja á því að nýta þunga og fallhæð vatns til að snúa túrbínu og rafala og framleiða þannig rafmagn.  Því meiri sem bæði fallhæðin og vatnsmagnið er, þeim mun meira rafmagn má framleiða.  Til að mæta sveiflum í eftirspurn eftir rafmagni er túrbína og annar búnaður vatnsaflsvirkjana þannig úr garði gerð að með litlum fyrirvara má draga úr eða auka rennsli um virkjunina og með því móti bregðast við breyttri eftirspurn.

Vatnsaflsvirkjunum er gjarnan skipt í smávirkjanir og stærri virkjanir.  Smávirkjanir eru minni en 10 MW.  Virkjanir má einnig flokka eftir fallhæð og er þá oft miðað við að minna en 50 m sé lítil fallhæð, 50-250 m meðalfallhæð og mikil fallhæð miðast við meira en 250 m.  Almennt má segja að því meiri sem fallhæðin er þeim mun líklegra er að virkjunarkostur sé hagkvæmur.

Vatnsaflsvirkjanir á Íslandi skiptast í rennslisvirkjanir og virkjanir með miðlunarlóni.  Orðið rennslisvirkjun vísar til þess að virkjunin nýtir það árvatn, að hluta eða öllu leyti, sem rennur hjá virkjunarstað eftir náttúrulegum aðstæðum á hverjum tíma.  Við slíkar virkjanir er því ekki lón til söfnunar vatns og miðlunar þess frá einum tíma til annars.  Virkjun með miðlunarlóni hefur þann kost að þar má safna vatni þegar mikið rennsli er í ánni og geyma það til notkunar síðar.  Þegar talað er um miðlunarlón er almennt átt við árstíðamiðlun þar sem geyma má vatn til lengri tíma t.d. frá einni árstíð til annarrar.  Í sumum tilvikum getur verið mjög hagkvæmt að hafa möguleika á dægurmiðlun en þá er vatni einungis miðlað innan hvers sólarhrings eða frá einum degi til annars.

Til viðbótar við rennslisvirkjanir og hefðbundnar virkjanir með miðlunarlóni má nefna að erlendis eru einnig til vatnsaflsvirkjanir sem kallast dæluvirkjanir.  Þær eru frábrugðnar hefðbundum virkjunum að því leyti að vélar virkjunarinnar eru t.d. að næturlagi notaðar til að dæla vatni upp í miðlunarlón en að degi til er sama vatn látið falla um vélar virkjunarinnar og framleiða rafmagn.