Wasserkraft

Weitere Arten der erneuerbaren Energien sind die Sonnenenergie, die Erdwärme sowie die Windenergie.

Der Vorteil der erneuerbaren Energie gegenüber der Stromerzeugung mittels der Verbrennung von fossilen Brennstoffen liegt darin, dass kein CO₂ freigesetzt wird. Dieses wirkt sich schädlich auf das Klima aus.

Wasserkraftwerk

Um die Energie des Wassers nutzbar zu machen, indem sie in elektrische Energie umgewandelt wird, werden Wasserkraftwerke benötigt.

Die bekannteste Art der Wasserkraftwerke ist die, in der die Strömungsenergie von Fließgewässern umgewandelt wird.

Je nach Art des Wasserkraftwerks unterscheidet sich der Aufbau. Die meisten Wasserkraftwerke bestehen aus einer Turbine, einem Getriebe und einem Generator. Pumpspeicherkraftwerke hingegen besitzen zusätzlich noch zwei Wasserauffangbecken, die essenziell sind. Auch anders aufgebaut ist das Wellenkraftwerk.

Wasserkraft – Funktionsweise

Bei der Wasserkraft wird die kinetische oder potenzielle Energie des Wassers in elektrische Energie umgewandelt. Dies passiert mittels des Wasserkraftwerks.

Wasser strömt dabei in die Turbine des Wasserkraftwerks und diese beginnt sich durch den Druck des Wassers zu drehen. Von der Turbine wird die Energie mittels eines Getriebes weiter an einen Generator geleitet. Der Generator wandelt die Energie in elektrische Energie um und diese kann in das Stromnetzwerk geleitet werden.

Wasserkraftwerke – Arten

Es gibt verschieden Arten von Wasserkraftwerken. Zum einen wird zwischen großen und kleinen Wasserkraftwerken unterschieden. Die kleinen Kraftwerke erzeugen weniger als ein Megawatt Strom und die großen über ein Megawatt.

Die kleinen Wasserkraftwerke sind meist Speicher- und Laufwasserkraftwerke mit einer geringen Fallhöhe, wenig Wasser und dadurch auch wenig Leistung.

Am meisten wird zwischen Lauf- und Speicherkraftwerk unterschieden. Die Art der Wasserkraftwerke, die überwiegen, sind die Laufwasserkraftwerke. Einen geringeren Anteil machen die Speicherkraftwerke aus.

Wasserkraftwerke Arten – Laufwasserkraftwerk

Ein Laufwasserkraftwerk nutzt die Strömung von Fließgewässern zur Stromerzeugung.

Die Stromerzeugung läuft daher dauerhaft, solange es fließendes Wasser gibt. Jedoch ist Leistung abhängig von der Wassermenge. Wenn weniger Wasser durch das Kraftwerk fließt, ist auch die Wasserkraft dementsprechend geringer. Somit kann weniger Energie umgewandelt werden.

Einige Laufwasserkraftwerke haben auch einen Staudamm. Dieser ermöglicht es, das Wasser anzustauen und dann mit einer höheren Fließgeschwindigkeit in die Turbinen fließen zu lassen, wodurch mehr Energie erzeugt werden kann.

Wasserkraftwerke Arten – Speicherkraftwerk

Speicherkraftwerke funktionieren anders. Diese arbeiten mit Talsperren beziehungsweise Stauseen, in denen das Wasser gespeichert werden kann und Strom erzeugt wird, wenn dieser benötigt wird.

Es kann also reguliert werden, ob Wasser in das Kraftwerk fließt oder nicht. Meistens arbeiten die Speicherkraftwerke mit potenzieller Energie, also der Höhenenergie. Das bedeutet, das gespeicherte Wasser befindet sich in einem Speicher, der höher liegt als das Wasserkraftwerk selbst. Wenn es benötigt wird, fließt das Wasser nach unten und die potenzielle Energie des Wassers kann umgewandelt werden.

Wasserkraftwerke Arten – Pumpspeicherkraftwerk

Pumpspeicherkraftwerke funktionieren fast so wie Speicherkraftwerke. Sie sind nur hinsichtlich einer Funktion verbessert. Die Funktionsweise ist daher auch identisch bis zu dem Punkt, wo das Wasser das Kraftwerk verlässt.

Bei dem Pumpspeicherkraftwerk gelangt das Wasser zwar auch am Ende in einen See, jedoch kann es wieder zu dem Stausee vom Anfang hoch gepumpt werden. Dazu wird auch etwas Strom benötigt, weshalb es nur gemacht wird, wenn vorher mehr Strom als benötigt erzeugt wurde.

Wasserkraftwerke Arten – Gezeitenkraftwerk

Die Gezeitenkraftwerke liegen im Meer, wo bei Ebbe das Wasser in Richtung Meer fließt und absinkt und bei Flut wieder zurück Richtung Land fließt und ansteigt.

Je nachdem, ob also Ebbe oder Flut ist, wird die Turbine in die eine oder in die andere Richtung angetrieben.

Wasserkraftwerke Arten – Wellenkraftwerk

Auch Wellenkraftwerke gibt es hauptsächlich im Meer, da die Energie von den Wellen benötigt wird. Diese Art der Wasserkraftwerke befindet sich allerdings noch in der Testphase. Die Gewinnung von elektrischer Energie mittels Wellen funktioniert mit einem Kraftwerk, das anders konstruiert ist als die anderen.

Der wichtigste Bestandteil ist eine hydraulische Kammer. Das ist eine Art Raum, der mit Wasser und Luft arbeitet. Wenn eine Welle kommt, wird die Luft in der Kammer nach oben verdrängt und wenn die Welle weg ist, sinkt die Luft wieder ab.

Durch den Wechsel von einströmendem und ausströmendem Wasser wird die Turbine und der Generator angetrieben. Die entstehende Energie wird in Strom umgewandelt.

Wirkungsgrad – Wasserkraftwerk

Die Effizienz von Energiegewinnung wird anhand des Wirkungsgrads beschrieben.

Wie bei jeder Art der Energieumwandlung kann bei Wasserkraft nicht die gesamte Energie umgewandelt werden. Ein Teil der Wasserkraft geht durch entstehende Wärme oder Schall verloren und kann somit nicht in elektrische Energie umgewandelt werden. Das liegt etwa an der Turbine und dem Generator, wo durch die Drehbewegung Wärme entsteht.

Jedoch ist die Wasserkraft im Vergleich zu den anderen erneuerbaren Energien effizient. 85 % bis 90 % der Energie des Wassers können zu elektrischer Energie umgewandelt werden, wobei der Wirkungsgrad bei der Sonnenenergie bei nur rund 20 % liegt¹.

Vor und Nachteile des Wasserkraftwerks

Es sind Vor und Nachteile des Wasserkraftwerks vorzufinden. Die folgende Tabelle gibt Dir einen kurzen Überblick über die Vor und Nachteile des Wasserkraftwerks.

Tabelle 1. - Vor und Nachteile des Wasserkraftwerks

Vorteile – Wasserkraft

Wie bei allen erneuerbaren Energien hat auch Wasserkraft die Vorteile, dass kein Kohlenstoffdioxid gebildet wird und keine Rohstoffe benötigt werden. Das ist gut für den Klimawandel, denn bei der Energiegewinnung mittels fossilen Brennstoffen wie Kohle entsteht bei der Verbrennung viel Kohlenstoffdioxid und andere Gase, die den Klimawandel vorantreiben.

Zudem bieten die Stauseen von bestimmten Wasserkraftwerken einen guten Hochwasserschutz. Das Wasser kann gestaut werden oder dosiert ablaufen.

Nachteile – Wasserkraft

Jedoch ziehen Wasserkraftwerke auch einige Nachteile mit sich. Wasserkraftwerke sind ein großer Eingriff in die Natur. Die Flora und Fauna wird gestört. Dies geschieht unter anderem dadurch, dass die Turbinenanlagen für Fische gefährlich sind. Zudem kann das Wasser unterhalb des Kraftwerkes zu wenig werden und damit die Natur beeinflussen.

Nicht vergessen werden darf auch, dass die künstlich angelegten Stauseen für die Entstehung von Kohlenstoffdioxid und Methan verantwortlich sein können. Das kommt dadurch, dass im Boden Reste von Tieren und Pflanzen sind, die mit der Zeit von Bakterien im Wasser zersetzt werden. Je nachdem, ob der Boden sauerstoffhaltig ist oder nicht, entsteht Kohlenstoffdioxid oder Methan, welches aufsteigt.

Diese Gase sind Auslöser vom Treibhauseffekt, der den Klimawandel verstärkt.

Wasserkraft – Deutschland

Die südlichen Bundesländer Deutschlands eignen sich am besten zur Umwandlung der Wasserkraft durch die vielen Berge, die sich positiv auf die Fließgeschwindigkeit des Wassers ausüben. Durch die höhere Steigung fließt das Wasser schneller abwärts und es kann mehr Strom erzeugt werden.

Deutschland hat rund 7.300 Wasserkraftanlagen². Davon sind knapp 6.900 Wasserkraftwerke Kleinwasserkraftwerke und nur die restlichen Wasserkraftanlagen erzeugen mehr als ein Megawatt². Gemeinsam erzeugen die Anlagen durchschnittlich 5.600 Megawatt².

Wasserkraft in Deutschland – Zukunft

Die Wasserkraft ist eine lohnenswerte, nachhaltige Energiequelle und nimmt einen hohen Stellenwert ein. Daher wird sie auch in Zukunft eine tragende Rolle beibehalten. Im Süden Deutschlands sollen möglichst alle Wasserkraftwerke funktionsfähig sein. Das bedeutet auch, dass einige ersetzt oder renoviert werden sollen.

Zudem ist es der Plan, die inaktiven Wasserkraftwerke zu reaktivieren. Erreicht werden soll eine Leistungssteigerung bei der Umwandlung der Energie. Dabei soll die auch vermehrt auf die Ökologie der Gewässer geachtete werden.

Damit dieser Plan umgesetzt wird, der Bau von Wasserkraftanlagen finanziell gefördert.