Wie funktioniert Wasserkraft

Energie aus Wasserkraft.

Die energetische Nutzung der Wasserkraft zählt zu den erneuerbare Energien. Was steckt hinter ihr, wie wird sie nutzbar und welches Potential steckt in ihr?

Die Sonnenenergie und die Gravitation sorgen auf der Erde dafür, dass ein Wasserkreislauf in Gang gehalten wird. Meerwasser verdunstet und führt zu Niederschlägen über den Landflächen. Das Niederschlagswasser strebt, soweit es nicht in der Erde versickert, in Bächen und Flüssen wieder den Meeren zu. Die im Wasser steckende Bewegungsenergie ist nutzbar.

Allein die Gravitation, hier die Wirkung von Sonne und Mond auf die Erde, sind für die Gezeiten verantwortlich. Die durch die Gezeiten entstehenden Umlagerungen des Meerwassers sind in Gezeitenkraftwerken oder Gezeitenströmungskraftwerken nutzbar.

Eine spezielle Form der Wasserkraftnutzung erfolgt in Pumpspeicherkraftwerken, die vor allem zur Deckung von täglichen Lastspitzen der Stromnachfrage dienen.

Dann gibt es noch mit Wasser verbundene Energieformen, deren Nutzung denkbar ist, aber heute (noch) keine Rolle spielt. Dazu zählen Meeresströmungskraftwerke, Wellenkraftwerke und die Nutzung der Wärmeenergie der Meere.

Geschichte der Wasserkraft

Die Wasserkraft war bis zur Nutzung der Dampfmaschine eine bedeutende Energiequelle. An Bächen und Flüssen entstanden mit Wasserkraft betriebene Mühlen, Sägewerke, Hammerwerke und andere Betriebe. Flüsse wie die Wupper und die Sieg waren die Voraussetzung für die Entstehung ganzer Gewerbezweige an ihren Ufern. Havel und Spree wurden zum Beispiel an mehreren Stellen intensiv, zum Beispiel in Berlin und Brandenburg/Havel, als Energiequelle für Mühlenwerke genutzt.

Wie funktioniert ein Wasserkraftwerke

Bei den Wasserkraftwerken an Flüssen sind zwei Grundtypen zu unterscheiden: Das Speicherkraftwerk und das Laufwasserkraftwerk.

Für Speicherkraftwerke wird ein fließendes Gewässer mit einem Damm oder einer Sperrmauer aufgestaut. Der hinter dem Sperrwerk entstehende See erhöht die potentielle Energie des Wassers. Diese wird dann in den Turbinen des Kraftwerkes wirksam. Die Anlage der Stauseen ist ein erheblicher Eingriff in die Natur und daher oft sehr umstritten. Und Stauanlagen werden auch unter anderen Aspekten als die der Energiegewinnung errichtet und betrieben, zum Beispiel zum Hochwasserschutz oder zur Trinkwassergewinnung. In Einzelfällen werden auch natürliche Gewässer für ein Wasserkraftwerk genutzt. Ein Beispiel dafür ist das Walchenseekraftwerk.

Laufwasserkraftwerke nutzen kontinuierlich die Strömung eines fließenden Gewässers. Sie stauen das fließende Gewässer oft nur leicht an und können entsprechend der Wasserführung mehr oder weniger große Mengen elektrischer Energie liefern.

Die Möglichkeiten der Nutzung der Wasserkraft hängen von vielen Faktoren ab. Im Gebirge sind die Potentiale wesentlich höher als in den Tieflandebenen. In Europa sind die Potentiale der Wasserkraftnutzung an fließenden Gewässern weitgehend ausgeschöpft. Länder, die sehr viel Strom aus Wasserkraft erzeugen, sind Norwegen, Schweden, Österreich und die Schweiz.

Punpspeicherkraftwerke

Pumpspeicherkraftwerke bieten eine Möglichkeit, elektrische Energie zu speichern. In Zeiten schwacher Stromnachfrage pumpen sie Wasser aus einem Unterwasser in ein höher gelegenes Speicherbecken. Zu Zeiten, da die Stromnachfrage besondere Spitzen erreicht, wird dann das oben gespeicherte Wasser wieder bergab geschickt. Unten treibt es dann Turbinen an.

Nutzung der Gezeiten

Die Nutzung der Energie, die durch die Gezeiten frei gesetzt werden, erfolgt in Gezeitenkraftwerken und demnächst auch in Gezeitenströmungskraftwerken.

Potenziale und Nutzung der Wasserkraft

Das weltweit unter gegebenen technischen, wirtschaftlichen und politischen Rahmenbedingungen erschließbare Potential für Wasserkraftwerke an Flüssen wird auf 14,4 Milliarden Megawattstunden geschätzt. Davon werden derzeit knapp 20 Prozent genutzt und 2,8 Millarden Megawattstunden Elektroenergie erzeugt. Die installierte Leistung der Wasserkraftwerke summiert sich auf 2,4 Millionen Megawatt.

Dagegen nehmen sich Potentiale der Wasserkraftnutzung am und im Meer recht bescheiden aus. Mit 0,45 Millarden Megawattstunden ist das Potenzial für Gezeitenströmungskraftwerke im Bereich von 3 Prozent der Potenziale an den Flüssen. Die Nutzung ist derzeit noch bei Null. Aber an Projekten wird gearbeitet.

Die Gezeitenkraftwerke sind im Konzert der Wasserkraft im Bereich der Rundungsfehler zu suchen. Potenzialschätzungen liegen derzeit nicht vor. Die erzeugte Energie stammt fast nur St. Malo mit circa 600 Millionen Megawattstunden.

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