Wasser ist uns ein alltägliches Element. Wir nutzen es beispielsweise um uns zu Waschen oder zu hydrieren. Außerdem bestehen wir zu einem großen Teil auch aus Wasser. Wasser hat aber auch im Bereich der ernuerbaren Energien eine starke Position eingenommen. Wie Wasserkaft genau funktioniert, erfahren Sie im folgendem Artikel.
Was ist Wasserkraft?
Die Nutzung von Wasserkraft hat eine alte Tradition. Wasserkraft wurde schon in der Vergangenheit genutzt, wie beispielsweise zum Betreiben von Mühlen, Säge- und Hammerwerken. Über eine Turbine wird die kinetische und potentielle Energie einer Wasserströmung in mechanische Rotationsenergie umgewandelt. Diese Energie kann dann im Umkehrschluss zum Antrieb von Generatoren genutzt werden. Wasserkraft ist eine beliebte erneuerbare Energiequelle, welche nach der Windenergie den größten Anteil an erneuerbarer Energie übernommen hat.
Welche Arten von Wasserkraftwerken gibt es?
Kleinwasserkraftwerke
Kleinwasserkraftanlagen haben ein gewisses Ausbaupotenzial, vor allem durch die Modernisierung und Reaktivierung bestehender Anlagen. Trotz technischer Ähnlichkeiten zu Speicher- und Laufwasserkraftwerken liefern Kleinwasserkraftanlagen eine geringere Leistung, da sie kleinere Fallhöhen und Wassermengen haben. Die Kosten für den Bau von Wasserkraftanlagen sind grundsätzlich an die Höhe der installierten Leistung gebunden. Des Weiteren sind diese aber auch abhängig von der Fallhöhe, den Standortbedingungen und vor allem von den notwendigen ökologischen Maßnahmen.
Speicherkraftwerke
Damit Speicherkraftwerke Strom erzeugen können, nutzen diese die Speicherkapazität von Talsperren und Bergseen. Demnach unterteilen sich die Speicherkraftwerke in zwei Arten: Talsperren-Kraftwerke und Bergspeicherkraftwerke. Daher befinden sich beim Talsperren-Kraftwerk die Turbinen am Fuß der Staumauer. Anders als beim Bergspeicherkraftwerk, wo ein in der Höhe liegender See über Druckrohrleitungen mit der Kraftwerksanlage verbunden ist. Demnach können Speicherkraftwerke sowohl zur Deckung der elektrischen Grundlast als auch im Spitzenlastbetrieb verwendet werden.
Laufwasserkraftwerke
Zum Betreiben von Laufwasserkraftwerken werden die Wasserströmungen zur Stromerzeugung genutzt. Das Wasser wird durch eine Turbine ins Innere des Wasserkraftwerks geleitet. Unter dem Druck des Wassers beginnt sich die Turbine zu drehen und leitet die erzeugte Bewegungsenergie an einen Generator weiter, der anschließend in elektrische Energie umwandelt. Laufwasserkraftwerke werden aus wirtschaftlichen Gründen oft in Verbindung mit Schleusen gebaut und sind damit oftmals an Kanälen und Flüssen vorzufinden.
Vor- und Nachteile von Wasserkraft
Vorteile
Sauber und erneuerbar
Im Gegensatz zu herkömmlichen fossilen Energieträgern, werden bei der Nutzung von Wasser zur Stromerzeugung keine schädlichen Schadstoffe in die Luft oder ins Wasser freigesetzt. Der Bau großer Wasserkraftanlagen wie Dämme und Stauseen ist zwar mit einigen Umweltaspekten verbunden, aber sobald die Wasserkraftwerke in Betrieb sind, müssen keine fossilen Brennstoffe mehr verbrannt werden.
Außerdem verbrauchen Wasserkraftwerke während ihres Betriebs kein Wasser, was die Wasserkraft zu einer vollständig erneuerbaren Stromquelle macht. Da der Wasserkreislauf auf natürliche Weise abläuft, wird die Wasserkraft immer eine praktikable Möglichkeit zur Stromerzeugung sein. Fossile Brennstoffe wie Kohle und Öl müssen zur Stromerzeugung verbrannt werden und erneuern sich nur sehr langsam, sodass sie keine langfristige Energielösung darstellen.
Kombinierbar
Bei den meisten Wasserkraftwerken handelt es sich um Speicher- oder Pumpspeicherkraftwerke, die große Wassermengen in Stauseen speichern und fast immer über gespeichertes Wasser verfügen, das sie zur Stromerzeugung nutzen können. Die Abhängigkeit der Wasserkraft von gespeichertem Wasser in Stauseen bedeutet, dass es sich im Allgemeinen um eine zuverlässige Energiequelle handelt, da Wasserkraftwerke eine stabile Energiequelle für intermittierende Energiequellen wie Wind und Sonne darstellen können. Windkraft und Solarenergie sind auf die natürliche Verfügbarkeit von Wind und Sonnenlicht angewiesen. Wie ein Energiespeichersystem liefert die Wasserkraft in windschwachen Zeiten oder nachts, wenn die Sonne nicht scheint.
Vielfältig
Durch die Wasserkraft werden Stauseen geschaffen, die Erholungsmöglichkeiten wie Angeln, Schwimmen und Bootfahren bieten. Die meisten Wasserkraftanlagen müssen einen gewissen öffentlichen Zugang zum Stausee bieten, damit die Öffentlichkeit diese Möglichkeiten nutzen kann.
Nachteile
Umweltauswirkungen
Wasserkraft ist zwar eine erneuerbare Energiequelle, aber es gibt einige wichtige Umweltauswirkungen, die mit dem Bau von Wasserkraftwerken einhergehen und über die man sich im Klaren sein sollte. Am wichtigsten ist, dass Speicherkraftwerke oder Pumpspeicherkraftwerke den natürlichen Flusslauf eines Flusssystems unterbrechen. Dies führt zu einer Unterbrechung der Wanderwege von Tieren, zu Problemen mit der Wasserqualität und zur Vertreibung von Menschen und Wildtieren.
Kosten
Bei vielen Wasserkraftwerken handelt es sich um große Infrastrukturprojekte, die den Bau eines Dammes, eines Stausees und stromerzeugender Turbinen umfassen und eine erhebliche finanzielle Investition erfordern. Zwar kann eine große Wasserkraftanlage nach ihrem Bau oft 50 bis 100 Jahre lang kostengünstigen Strom liefern, doch die Baukosten können im Vorfeld sehr hoch sein. In Verbindung mit der Tatsache, dass geeignete Standorte für Stauseen immer seltener werden, bedeutet dies, dass die Baukosten für große Wasserkraftwerke weiter steigen werden.
Abhängigkeit von lokaler Wasserversorgung
Wasserkraft ist eine verlässliche Energiequelle, die jedoch letztlich von Wetter- und Niederschlagtrends beeinflusst wird. Da die meisten Wasserkraftwerke auf Flusswasser angewiesen sind, wirken sich Dürreperioden, die einen geringeren Wasserdurchfluss verursachen, auf die Stromerzeugungskapazität von Wasserkraftwerken aus. Die für Wasserkraftanlagen verfügbare Wassermenge kann von Monat zu Monat und von Jahr zu Jahr schwanken, sodass auch die Stromerzeugung in einer Wasserkraftanlage variieren kann.
Fazit
Wasserkraft ist seit ihrer Entstehung eine immer beliebtere erneuerbare Energiequelle geworden. In Deutschland bietet dieser regenerative Energieträger sehr viel Potenzial bei der Erzeugung von Strom, da es viel Wasser gibt und dieses an vielen Teilen eine starke Strömung hat. Wie alle erneuerbaren Energien, ist Wasserkraft, und die Wasserkraftnutzung, auch mit negativen Aspekten verbunden. Dennoch überwiegen die positiven Aspekte, die sich vor allem über lange Zeit bemerkbar machen.
