Strom aus Wasserkraft – Wasserenergie effektiv nutzen

Schon seit mehreren Tausend Jahren nutzen Menschen die Kraft des Wassers für ihre Zwecke. Lange gewannen sie aus der Bewegung des Wassers nur mechanische Energie, bevor 1880 in England das erste Wasserkraftwerk der Welt über den bewährten mechanischen Zwischenschritt auch Strom erzeugte. Nur zehn Jahre später nutzte auch Deutschland erstmals diese Form der Stromgewinnung und heute zählt die Wasserkraft zu den festen Bausteinen einer Wende hin zu regenerativen Energien.

Die Funktionsweise eines Wasserkraftwerks

Gerät Wasser in eine Fließbewegung, verwandelt es seine potentielle in kinetische Energie, die mittels einer Turbine zu Rotationsenergie und schließlich in mechanische Antriebsenergie umgewandelt werden kann. Diese kann dann an eine Arbeitsmaschine oder einen Generator zur Stromerzeugung weitergeleitet werden. Diesem Grundprinzip folgen alle Arten von Wasserkraftwerken von Laufwasser- über Speicherwasserkraftwerke bis zur Gezeitenkraftanlage.

Verschiedene Formen der Nutzung

Laufwasserkraftwerke finden sich an vielen größeren Flüssen, wo sie aus dem fließenden Wasserlauf elektrische Energie erzeugen. Flüsse mit einem größeren Gefälle eignen sich besser als Standort für eine Laufwasseranlage, weswegen dieser Typ oft in Mittel- oder Hochgebirgen errichtet wurde. Mit einer hohen Turbinenauslastung und geringen Betriebskosten sind die Laufwasserkraftwerke effiziente Stromerzeuger.

Bei einem Speicherkraftwerk wird Wasser in einem See aufgestaut und bei Bedarf abgelassen. Die Stromerzeugung übernimmt dann wiederum eine Laufkraftanlage. Mancherorts wird noch zusätzliche Energie eingesetzt, um Wasser mittels Pumpen in ein höhergelegenes Wasserreservoir zu leiten. Die Energiebilanz eines solchen Pumpspeicherkraftwerks fällt damit allerdings schlechter aus als bei anderen Varianten der Wasserkraft.

Gezeiten- und Meeresströmungskraftwerke nutzen nach dem gleichen Prinzip die kinetische Energie des Tidenhubs und der Meeresströmungen zur Stromgewinnung. Beide Verfahren kommen allerdings in Deutschland nicht zum Einsatz und konnten sich auch in anderen Ländern bisher nur als marginale Energielieferanten etablieren.

Bedeutung der Wasserkraft für die Stromgewinnung

Ende 2012 präsentierte sich die Wasserkraft als dritte Kraft unter den regenerativen Quellen zur Stromerzeugung und steuerte gut vier Prozent zur Gesamtproduktion bei. Damit hat die Wasserkraft ihr Potential hierzulande weitgehend ausgeschöpft. Viele flache Geländeformen und wenige große Flüsse machen Deutschland nur begrenzt zum idealen Standort für Laufwasserkraftwerke. Das rechnerisch mögliche Volumen zur Stromgewinnung ist zu ungefähr 70 Prozent erreicht. Über den Ausbau alter Anlagen oder neue Kraftwerke ist nur noch eine kleinere Effizienzsteigerung möglich.

Für Meerwasseranlagen eignen sich die deutschen Küsten fast gar nicht. Experten haben allenfalls südlich von Sylt einen möglichen Standort ausgemacht, der allerdings mitten im Nationalpark Wattenmeer liegt.

Vor- und Nachteile der Wasserkraft

Als regenerative Energiequelle leistet die Wasserkraft ihren Beitrag zum Klimaschutz und schafft Unabhängigkeit von fossilen Brennstoffen oder der Kernkraft. Das relativ hohe Investitionsvolumen für ein Wasserkraftwerk wird durch geringe Betriebskosten und lange Laufzeiten der Anlagen aufgewogen. Ein positiver Nebeneffekt dieser Stromgewinnung ist der Hochwasserschutz für Städte und Gemeinden, die unterhalb der Kraftwerke in ehemals gefährdeten Gebieten liegen. Diese Barrierefunktion hat aber auch ökologische Nachteile, denn Fische und Kleinstlebewesen werden bei ihren natürlichen Wanderungen eingeschränkt.

Außerdem führt die Aufstauung des Flusswassers zu einer geringeren Fließgeschwindigkeit und damit zu verringertem Sauerstoffgehalt und höheren Wassertemperaturen, was das gesamte ökologische Gleichgewicht des Gewässers bedroht.

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