Op een avond in 1878 wordt de galerij van het Britse landgoed Cragside Manor in Northumberland op magische wijze verlicht door een elektrische lamp.
De schilderijen aan de muur baden plotseling in wat daglicht lijkt, en de eigenaar van het landhuis, ingenieur William George Armstrong, straalt om het hardst met het kunstlicht.
Voor het eerst wordt een huis verlicht door stroom uit waterkracht, en Armstrong zelf heeft de doorbraak bewerkstelligd. Geïnspireerd door een plaatselijke watermolen bouwde de vooruitziende uitvinder nabij zijn huis een dam met een reservoir, die een 8 pk-generator aandrijft.
De eerste waterkrachtcentrale ter wereld is bescheiden van omvang – maar het gebrek aan volume wordt ruimschoots goedgemaakt door haar betekenis. De centrale markeert het begin van een tijdperk waarin de mens waterkracht aanwendt om stroom op te wekken. En in 2012 volgt een hoogtepunt met de bouw van een waterkrachtcentrale die zo groot is dat ze evenveel energie kan opwekken als 22 kern- of steenkoolcentrales.
111,8 miljard kilowattuur leverde de Drieklovendam in 2020.
Dam is te zien vanuit de ruimte
De grootste dam in de geschiedenis, de Drieklovendam, is 185 meter hoog en 2335 meter breed en verrijst bij de stad Sanxia in de Chinese provincie Hubei.
Het bouwwerk overspant de langste en meest waterrijke rivier van Azië, de Jangtsekiang, en is zo imposant dat sommigen van het achtste wereldwonder spreken.
Volgens NASA is het een van de weinige door de mens gemaakte bouwwerken die met het blote oog vanuit de ruimte te zien zijn.
3 pioniers baanden de weg voor dammen
1. Metselaar vond geniaal bouwmateriaal uit
In 1824 vond de Britse metselaar Joseph Aspdin het Portlandcement uit door een mengsel van kalk, klei en zand te branden en tot poeder te vermalen. Met water en kiezels wordt het cement een keiharde massa, zelfs onder water.
2. Wapenfabrikant zag veel in waterkracht
Geïnspireerd door watermolens creëerde de Britse wapeningenieur William George Armstrong in 1870 de eerste door water aangedreven generator, die een wasmachine, een stofzuiger en later een lamp in zijn eigen huis aandreef.
3. Ingenieur hardde beton snel uit
In de jaren 1930 bedacht de Amerikaanse ingenieur John L. Savage een techniek om massieve betonblokken van binnenuit met waterleidingen te koelen, zodat het beton slechts enkele maanden nodig had om te harden – wat zonder het afkoelingsproces ruim 100 jaar zou duren.
De dam maakt deel uit van ’s werelds grootste waterkrachtcentrale, die 22.500 megawatt kan leveren. Ter vergelijking: een gemiddelde steenkool- of kerncentrale levert rond de 1000 megawatt.
Het bouwwerk herbergt ook de hoogste scheepslift ter wereld, die schepen tot 3000 ton van het ene rivierniveau naar het andere kan tillen.
Achter de dam heeft zich een gigantisch stuwmeer gevormd dat zich 600 kilometer tussen de steile berghellingen uitstrekt en grote gebieden onder water heeft gezet.
Tot 2 miljoen mensen zijn ontheemd geraakt door de bouw, die hele valleien met steden en akkers en al onder water heeft gezet.
De betonnen kolos is bedoeld om de Jangtsekiang af te dammen en terugkerende natuurrampen langs haar oevers te voorkomen – alleen al in de jaren 1900 verloren zo’n 300.000 mensen het leven bij enorme overstromingen – maar ook om milieuvriendelijke stroom te leveren aan steden als Wuhan, Nanjing en Shanghai.
In 1975 stortten de Banqiao-dam en 61 andere Chinese dammen in na een storm. Tegen de 240.000 mensen kwamen om, en sindsdien let China goed op de veiligheid van dammen.
Oorspronkelijk moest de centrale in 10 procent van de totale elektriciteitsbehoefte van China voorzien, maar in werkelijkheid levert zij rond de 3 procent, doordat het stroomverbruik in het rijk gestaag is toegenomen.
181 ton explosieven verbrijzelde barrière
Het idee voor de reusachtige krachtcentrale werd in 1919 bedacht door de revolutionaire leider Sun Yat-sen. Maar pas in 1994 begon zijn visie werkelijkheid te worden: in december van dat jaar werden de Drie Kloven omgetoverd tot een gigantische bouwplaats, met meer dan 40.000 mensen die in drie ploegen werkten.
De bouw van de dam nam 18 jaar in beslag, en in 2012 werden alle 32 turbines van de waterkrachtcentrale in gebruik genomen.
Er zijn heel wat uitdagingen geweest. Zo moesten de ingenieurs de machtige rivier verleggen om ruimte te maken voor de bouw.
Zogeheten kofferdammen – tijdelijk omheinde droge en waterdichte gebieden – maakten het mogelijk de dam in fasen te bouwen.
3 technieken maakten waterkracht tot een succes
Bijna een vijfde van de elektriciteit in de wereld is afkomstig van waterkracht. Drie technieken legden de basis voor het wereldwijde succesverhaal dat groene stroom levert aan meer dan 1 miljard mensen.
Tijdens de bouwfase werden gedeelten van de Jangtsekiang om beurten opengehouden, zodat schepen konden blijven passeren.
Op 6 juni 2006 werd de laatste kofferdam opgeblazen in een gigantische explosie die 12 seconden duurde.
181 ton explosieven – genoeg om 400 gebouwen van 10 verdiepingen met de grond gelijk te maken – en 2540 ontstekers werden gebruikt voor het verbrijzelen van de 580 meter lange en 140 meter hoge barrière die sinds 2003 de machtige Jangtsekiang had tegengehouden.
3932 megawatt leverde de grootste kerncentrale van Zweden, Ringhals, op zijn hoogtepunt.
Gewicht maakt dam stabiel
Al meer dan 5000 jaar bouwt de mensheid dammen. Een van de oudst bekende is de 4,5 meter hoge en 80 meter brede Jawadam, rond 3000 v.Chr. gebouwd van leem en steen in het noordoosten van Jordanië.
De dam hield het water van een kleine beek tegen, zodat de plaatselijke boeren het konden gebruiken voor irrigatie.
Circa 400 jaar na de bouw van de succesvolle Jawadam begonnen de Egyptenaren in 2600 v.Chr. met de bouw van de Sadd el-Kafara, een dam die met 14 meter hoogte en 113 meter lengte kolossaal was voor die tijd.
De dam, die bestond uit 100.000 ton grind en steen, is echter nooit voltooid – ongeveer tien jaar na aanvang van de bouw werd hij weggespoeld door het woeste water.
De Jinping I-dam in de rivier de Yalong in China is met 305 meter de hoogste dam ter wereld.
In de eeuwen die volgden, trokken visionaire bouwers talrijke dammen op in rivieren en beken wereldwijd – hetzij om overstromingen te voorkomen, hetzij om het opgestuwde water te gebruiken voor irrigatie, drinkwater of waterkracht. Of allebei natuurlijk.
Eind 18e eeuw bouwden Mexicaanse pioniers de eerste enorme dammen in de geschiedenis met een driehoekige doorsnede. Dit profiel won over de hele aardbol terrein en werd later ook toegepast in de Drieklovendam.
Een gravitatiedam is afhankelijk van zijn eigen zwaarte om stabiel te blijven en kan de waterdruk juist door zijn grote gewicht weerstaan.
Metselaar vindt wondermateriaal uit
Een cruciale doorbraak in de geschiedenis van de dambouw kwam in 1824 toen de Britse metselaar Joseph Aspdin een nieuw en zeer sterk bouwmateriaal uitvond, portlandcement, dat vandaag de dag de meest voorkomende soort cement is en wordt gebruikt als bindmiddel en basisingrediënt in beton.
De oude Romeinen maakten al cement door vulkanische grond met kalk te mengen. De Pantheon-tempel in Rome is een uitstekend voorbeeld van Romeinse cementgebouwen, maar in de loop der tijd ging de kennis ervan verloren. Pas in de 18e eeuw dook cement weer op.
Met Aspdins doorbraak nam cement een hoge vlucht als bouwmateriaal.
Megadam wekt stroom op voor 150 miljoen mensen
Eeuwenlang hebben overstromingen de oevers geteisterd van de langste rivier van China, de Jangtsekiang. De Drieklovendam temt nu het water en wekt meer elektriciteit op dan enige andere krachtcentrale op aarde.
1. Dam houdt 39 kubieke kilometer water tegen
De dam houdt enorme hoeveelheden water tegen en heeft een vallei van 632 vierkante kilometer onder water gezet. Het reservoir kan 39,3 kubieke kilometer water bevatten en het waterpeil ligt tussen de 145 en 175 meter, afhankelijk van het seizoen.
2. Water drijft turbines aan
Het water in het stuwmeer wekt stroom op door de 32 enorme hoofdturbines (geel) van de dam aan te drijven. Elke turbine weegt rond de 6000 ton en heeft een vermogen van 700 megawatt – gelijk aan het vermogen van een kleine steenkool- of kerncentrale.
3. Stroom gaat naar 150 miljoen mensen
De capaciteit van de waterkrachtcentrale bedraagt 22.500 megawatt, en de stroom gaat naar circa 150 miljoen mensen. Ter vergelijking: ’s werelds op één na grootste waterkrachtcentrale, de Itaipú-centrale in Brazilië, levert 14.000 megawatt stroom.
In 1872 werd de eerste betonnen dam in de geschiedenis voltooid, de gravitatiedam Boyds Corner Dam in de stad Kent in New York, VS.
De constructie op basis van portlandcement luidde een nieuw tijdperk in de geschiedenis van de dambouw in, met in de jaren 1930 een voorlopig hoogtepunt: de bouw van de 221 meter hoge en 379 meter lange Hooverdam in de rivier de Colorado op de grens van Nevada en Arizona in de VS.
Zo’n 6 miljoen ton cement – genoeg om een 1,2 meter breed pad rond de evenaar aan te leggen – ging er in het indrukwekkende bouwwerk zitten, dat tussen 1931 en 1936 werd gebouwd door een team van 21.000 man onder leiding van de Amerikaanse civiel ingenieur John L. Savage.
De Hooverdam was onder meer ontworpen om overstromingen te voorkomen en elektriciteit op te wekken.
In China bleef de bouw van ’s werelds grootste dam niet onopgemerkt, en in 1944 nodigde de Chinese regering Savage uit om de praktische mogelijkheden te onderzoeken van de bouw van een reusachtige krachtcentrale bij de Drie Kloven.
Volgens Savage moest de Chinese megadam niet alleen de Jangtsekiang temmen, maar ook, dankzij het waterkrachtpotentieel van de rivier, de levensstandaard in China helpen verhogen.
Nederlander wil de Noordzee afdammen
Savage stierf in 1967 en heeft zijn droomdam nooit werkelijkheid zien worden – maar hij had gelijk met zijn voorspelling van het enorme potentieel van de dam: terwijl Savages krachtcentrale bij de Hooverdam een capaciteit heeft van circa 2080 megawatt, heeft de krachtcentrale bij de Drie Kloven meer dan het tienvoudige.
In de toekomst kan de Drieklovendam zelf echter voorbijgestreefd worden – als het idee van een reuzendam in de Noordzee werkelijkheid wordt.
In 2020 stelde oceanograaf Sjoerd Groeskamp van het Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee het gigantische bouwproject The Northern European Enclosure Dam (NEED) voor, dat Noordwest-Europa moet beschermen tegen overstromingen als gevolg van de klimaatverandering.
Een dam van 475 kilometer tussen Schotland en Noorwegen, plus een dam van 161 kilometer over het zuidelijke Kanaal, zouden volgens Groeskamp en zijn collega’s 25 miljoen Europeanen kunnen beschermen tegen de stijgende zee wanneer het ijs van Antarctica geheel of gedeeltelijk smelt.
Het monsterlijke bouwproject, dat volgens oceanografen 250 tot 500 miljard euro zal kosten, zal de Noordzee in één grote binnenzee veranderen en de bouw ervan zal zeker 20 jaar in beslag nemen. Dat is slechts twee jaar langer dan de Drieklovendam, die als monument voor de mooiste prestaties van de techniek geldt.
Het artikel kwam voor het eerst uit in 2021.