Rett ved den store Furefossen ligg eit vasskraftverk, Furefoss vasskraftverk. Her blir det produsert elektrisk energi ved hjelp av potensiell vassfallsenergi. Vatnet kjem frå eit vassmagasin, som òg blir kalla ein dam. Eit vassmagasin kan vere ein naturleg innsjø i fjellet eller eit vassdrag som er demt opp. Eit vassmagasin skal ikkje tappast til under den lågaste regulerte vasstanden, LRV, eller fyllast meir enn til den høgaste regulerte vasstanden, HRV. Ved produksjon av vasskraft blir vassvolumet mellom LRV og HRV brukt. Furefoss vasskraftverk har eit vassmagasin som dekkjer . LRV er 142 m, mens HRV er 162 m.
Det må vere stor høgdeforskjell mellom der vatna går inn i kraftverket, og der vatnet forlèt kraftverket. Differansen blir kalla fallhøgde, h, og er uavhengig av vasstanden i magasinet. Fallhøgda ved Furefoss vasskraftverk er 85 meter. For å berekne potensiell energi blir formelen
brukt, der m er massen til eit objekt og h er høgda til objektet over bakken. Tyngdeakselerasjonen g varierer i forhold til breiddegrad og høgde over havet alt etter der vi er på kloden, men her blir 9,81 brukt som ein gjennomsnittsverdi for g. Når massen er gitt i kg og høgda i meter, vil svaret for den potensielle energien ha nemninga , som er det same som J (joule).
Oppgåve 1
Berekn massen til vassvolumet som kan brukast til vasskraft i Furefoss vasskraftverk.
Vis fasit
Vi bereknar volumet av vatnet mellom HRV og LRV:
Massen er vekta av vassvolumet:
Oppgåve 2
Kor mykje potensiell energi er lagra i vassmagasinet?
Vis fasit
Effekten til Furefoss kraftverk
Effekten gir oss arbeid per tidseining eller energi per tidseining og blir målt i watt (W). 1 W blir det same som å bruke 1 joule per sekund (1 J/s). 1 000 W er 1 kilowatt (kW) og 1 000 kW er 1 megawatt (MW). 1 000 000 kW er 1 gigawatt (GW).
Formel for å berekne effekten av energiproduksjon, , er:
står for slukvassføring og angir kor mykje vatn som strøymer gjennom ein gitt stad per tidseining. Her viser kor mykje kubikkmeter vatn som strøymer gjennom eit sluk per sekund. Verknadsgraden, , fortel kor stor del av energien som blir utnytta av vasskraftverket der betyr at all energien blir utnytta. Verknadsgraden til Furefoss vasskraftverk blir gitt som , og slukvassføringa er . Massetettleiken, , til vatn er 1 000 . Dersom alle einingane er som over og høgda er i meter, vil svaret for effekten ha nemninga , som er det same som J/s eller W.
Oppgåve 3
a) Kor stor er effekten til Furefoss vasskraftverk i MW? Gi eit avrunda svar.
Vis fasit
Vi bruker formelen for å berekne effekten av energiproduksjonen :
b) Rekn ut årsproduksjonen av energi ved Furefoss vasskraftverk gitt i kWh. Sidan vasskraftverket ikkje produserer maksimalt heile tida, går vi her ut ifrå at årleg produksjonstid er 4 000 timar.
Vis fasit
I oppgåve 3a) berekna vi effekten og fekk 40 MW. Det er 40 000 kW.
Årsproduksjonen blir
c) Kor mange gonger blir vatnet i magasinet skifta ut i løpet av eitt år med den oppgitte slukvassføringa?
Vis fasit
Vi må rekne ut den totale mengda vatn som går gjennom kraftverket i løpet av eit år. Vassføringa er. Vi må multiplisere dette talet med talet på sekund i dei 4 000 timane det er energiproduksjon i eit år. Vassføring per time er
.
Vassføring per år blir
Dette er det totale volumet av vatn som går gjennom kraftverket i løpet av eit år. Så må vi rekne ut kor mykje vatn det er i vassmagasinet mellom det høgaste og lågaste nivået.
Vi dividerer den totale vassmengda per år på volumet av vatn i vassmagasinet:
Vatnet i magasinet blir skifta ut omlag 24 gonger i løpet av eit år.
Oppgåve 4
a) Vasskraftverket Bingsfoss er eit elvekraftverk ved Glomma. Vatnet har låg fallhøgde, berre 5 meter, men kraftverket har ei stor slukvassføring på Kor stor er effekten til Bingsfoss kraftverk i MW? Vi bruker den same verknadsgraden som i den førre oppgåva.
Vis fasit
b) Rekn ut årsproduksjonen av energi ved Bingsfoss kraftverk og gi svaret i kWh. Sidan vasskraftverket ikkje produserer maksimalt heile tida, går vi her òg ut ifrå at årleg produksjonstid er 4 000 timar.
Vis fasit
c) Vi reknar med at ein husstand bruker 20 000 kWh energi per år. Kor mange husstandar kan få energi frå Bingsfoss vasskraftverk i løpet av eit år?
Fasit
Omlag 6 600 husstandar kan få energi frå vasskraftverket.
d) Vi går ut ifrå at ein elbil i gjennomsnitt køyrer 10 000 km i året. Det blir eit straumforbruk på cirka 2 000 kWh i året. Kor mange elbilar kan få energi frå Bingsfoss vasskraftverk i løpet av eit år?
Fasit
Omlag 66 000 elbilar kan få energi frå vasskraftverket.
Oppgåve 5
Kva kraftverk forsyner husstanden din med elektrisitet? Kva er årsproduksjonen til det kraftverket?