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Station 7: Wasser als Energieträger

 

Die Bedeutung der Wasserkraft

Bereits in der vorindustriellen Zeit wurde die Wasserkraft zum Antrieb von Mühlen, Hammer- und Sägewerken genutzt. In der heutigen Zeit dient diese in Deutschland vorwiegend der Stromerzeugung. Aufgrund der Topographie können in Deutschland jedoch lediglich 3,4 % des Stroms mit Wasserkraftwerken erzeugt werden. Im Jahr 2013 entsprach dies rund 22 Mrd. Kilowattstunden Strom. An der Spitze der erzeugten Strommenge aus Wasserkraft liegt Norwegen, mit einem Erzeugnis von 99 %. Weltweit erzeugt die Wasserkraft 16 % des globalen Stroms und damit den zweitgrößten Anteil der erneuerbaren Energien.

In Deutschland bestehen in den südlichen Bundesländern die größten Potenziale für die Nutzung der Wasserkraft. Vor allem der Ersatz, die Modernisierung und Reaktivierung sowie der Neubau an bereits vorhandenen Querbauwerken spielen eine übergeordnete Rolle. Bei der Umsetzung müssen sämtliche Umweltanliegen berücksichtigt werden, um das Ziel der Leistungssteigerung in Verbindung mit verbesserter Gewässerökologie zu erreichen.

Welche Arten von Wasserkraftwerken gibt es?

Es wird in folgende Wasserkraftwerke unterschieden:

 

Laufwasserkraftwerke

Laufwasserkraftwerke sind die am häufigsten vorkommenden Wasserkraftwerke in Deutschland. Bei einer solchen Anlage wird die Strömung von Flüssen oder Kanälen genutzt.

Mit einer Wehranlage wird der Fluss aufgestaut und anschließend über eine Turbine in den Bereich des unteren Flusslaufs geleitet. Aufgrund der Strömung wird die Turbine angetrieben und erzeugt eine mechanische Drehbewegung. Diese treibt den Generator an, welcher die mechanische Energie in elektrischen Strom wandelt. Mithilfe eines Transformators wird die Stromspannung erhöht und die Elektrizität kann in das Stromnetz eingespeist werden.

Derartige Laufwasserkraftwerke befinden sich beispielsweise an Donau, Iller, Lech, Inn, Rhein, Isar, Mose [Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit o.J., o.S.]

 

Speicherkraftwerk

Speicherkraftwerke nutzen den Höhenunterschied zwischen einem Staubecken und dem Krafthaus, sowie die Speicherkapazität von Bergseen und Talsperren. Die tiefer gelegenen Krafthäuser sind entweder unterirdisch mit dem Stausee verbunden oder oberirdisch über Rohrleitungen. Das Wasser wird abgeleitet und treibt somit die Turbinen an und erzeugt über einen Generator Strom.

Insgesamt gibt es 59 Speicherkraftwerke in Deutschland, welche eine Leistung von 240 MW ausweisen [Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit o.J., o.S.].

 

Gezeitenkraftwerk

Der ständige Wechsel von Ebbe und Flut wird in Gezeitenkraftwerken genutzt, um Energie zu erzeugen. Dabei ist der Höhenunterschied des Wasserstandes entscheidend. Bei Flut wird hinter einem Damm Wasser aufgestaut und bei Ebbe wird dieses wieder abgelassen. Es funktioniert demnach ähnlich wie ein Laufwasserkraftwerk. Einziger Unterschied ist, dass es in beide Richtungen läuft. Es herrscht also die Möglichkeit einer zweifachen Nutzung, d.h. die Turbinen müssen entsprechend für beide Richtungen ausgelegt sein [Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit o.J., o.S.].

Ein Beispiel ist das Gezeitenkraftwerk in St. Malo (Frankreich).

 

Pumpspeicherkraftwerke

Die Stromerzeugung durch Pumpspeicherkraftwerke geschieht genau wie bei den Speicherkraftwerken. Turbinen werden von Wasser aus einem höher gelegenen Stausee angetrieben und erzeugen über einen Generator Strom. Anschließend gelangt das Wasser in einen unteren Speichersee. Diese sind meist gewöhnliche Gewässer, wie Seen oder Flüsse.

Pumpspeicherkraftwerke können jedoch Wasser aus dem unteren Becken in den Stausee zurückpumpen. Das bietet sich vor allem bei Stauseen ohne natürlichen Zufluss von Wasser an. Somit kann das Wasser nicht verbraucht werden. Dabei ist jedoch zu bedenken, dass das Hinaufpumpen mehr Energie kostet, als später erzeugt wird. Dennoch ist es sinnvoll, da das Rückpumpen vor allem nachts geschieht, wenn der Strombedarf und Preis gering ist. Somit werden nicht genutzte Kapazitäten genutzt.

Im Schwarzwald, in Niedersachsen, in Hessen sowie in den neuen Bundesländern befinden sich die größten Pumpspeicherkraftwerke [Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit o.J., o.S.].

 

Abbildungen: [Brennstoffzelle 2014, o.S.]

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