Wissenswertes - Wasserkraftwerke

Schon seit Jahrhunderten nutzen Menschen die Kraft des Wassers. Erst wurden über Schöpfräder schwere Geräte in Gang gesetzt und Mühlen oder Sägewerke betrieben. Mit der Entdeckung der Elektrizität wurde das Wasser vor allem für die Stromerzeugung genutzt. Damals wie heute wird dafür die kinetische Energie des Wassers ausgenutzt.

Der Schlüssel: Die kinetische Energie Darunter versteht man die Energie, die durch die Bewegung eines Körpers freigesetzt wird (griechisch kinesis = Bewegung). Die Energiemenge hängt dabei von folgenden Faktoren ab: Die Masse und die Geschwindigkeit des bewegten Körpers. Im Beispiel des Wasserkraftwerkes wäre es welche Wassermassen wie schnell bewegt werden.
Hierfür nutzen die Kraftwerke die kinetische Energie des fließenden Wassers. Das Wasser wird durch Turbinen in das Innere geleitet. Durch den Druck beginnen sich die Turbinen zu drehen und die Bewegungsenergie geht an einen Generator weiter, der sie in elektrische Energie umwandelt. Moderne Turbinen können beispielsweise einen Durchmesser von mehreren Metern haben und die Generatoren die Größe eines Kleinwagens.

Wie wird die Wasserkraft eigentlich genutzt und welche Arten gibt es? Die Fließbewegung von Flüssen werden von Laufwasserkraftwerken genutzt. Die Werke werden vorzugsweise an Flüssen mit einer hohen Fließgeschwindigkeit und einen hohen Wasserdurchfluss gebaut. Durch die Hilfe eines Staudamms wird das Wasser in einem Stauraum zurückgehalten. Fließt das Wasser von dort ab, wird die aus der Bewegung entstandenen Energie an eine Turbine übertragen. Die wiederum leitet die Energie an einen Generator weiter, der die mechanische Energie in elektrischen Strom umwandelt.
Laufwasserkraftwerke ist der einfachste Typ eines Wasserkraftwerkes. Der von ihnen erzeugte Strom wird für die Grundlast verwendet, da sie 24 Stunden am Tag Strom liefern, der jedoch nicht regulierbar ist.

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Gezeitenkraftwerk: Die Gezeitenkraftwerke werden seit gut fünfzig Jahren in Meerengen und Meeresarmen gebaut und funktionieren im Prinzip wie Laufkraftwerke. Der Unterschied ist hierbei das die Bewegung von Meereswasser bei Ebbe und Flut ausgenutzt wird. Das Prinzip schaut dann wie folgt aus: Die Turbinen werden bei der Flut, in die eine Richtung und bei Ebbe in die andere Richtung betrieben. Somit wird die potenzielle Energie der Strömung von der Turbine genutzt und über den Generator in nutzbare Energie umgewandelt. Je stärker der sogenannte Tidenhub (Der Unterschied von Ebbe und Flut), desto mehr Energie kann erzeugt werden.

Speicherkraftwerk: Die Art von Wasserkraftwerk arbeitet damit, das Wasser in einem Becken oder See gestaut und kontrolliert durch Rohre nach unten ins eigentliche Kraftwerk geleitet wird. Somit sind sie gut regulierbar und haben eine höhere Leistung als Laufwasserkraftwerke. Wird ein hoher Strombedarf benötigt, werden die Rohre für das fließende Wasser geöffnet. Das Wasser trifft somit auf die Turbinen, die durch den Druck angetrieben werden und folglich von dem Generator in elektrische Energie umgewandelt. Nach dem Vorgang wird das Wasser in einen niedrigeren gelegenen See abgelassen. Die Stauseen haben den Vorteil, dass sie zusätzlich zur Regulierung von Hochwasser genutzt werden können.

Pumpspeicherkraftwerk: Pumpspeicherkraftwerke sind die erweiterte Form von Speicherkraftwerken und dienen ebenfalls zur Stromerzeugung in Zeiten hohen Strombedarfs. Wird durch die Wassermassen mehr Strom erzeugt als tatsächlich verbraucht, wird das Wasser aus dem niedriger gelegenen See durch Pumpen wieder nach oben gepumpt. Bei Bedarf kann es somit erneut durch die Turbine geleitet werden. Die gewonnen elektrische Energie geht dabei nicht verloren, sondern wird wieder in kinetische Energie zurückgewandelt. Was für Vor- und Nachteile ergeben sich aus der Nutzung von Wasserkraftwerken?

Vorteile:

• Durch den Betrieb entstehen keine CO2-Emissionen, da keine fossilen Brennstoffe wie bei Wärmekraftwerken verwendet werden
• Kostengünstigste Methode der Stromerzeugung, da sie sehr langlebig sind
• Dauerhafte Verfügbarkeit des Rohstoffes
• Die Nutzbarkeit ist i.d.R. Unabhängig von der Zeit und dem Wetter, anders als bei der Solar- bzw. der Windenergie
• Es ist eine Form von erneuerbaren Energien mit hoher Wirkungskraft
• Speicherkraftwerke dienen nicht nur zu Stromerzeugung, sondern werden auch für den Hochwasserschutz eingesetzt Nachteile:
• Hoher Fläschenverbrauch, Zerstörung von Lebensraum
• Gefährdung von Fischen und Wasserlebewesen
• Ökologische Auswirkungen auf Fauna und Flora
• Umsiedlung von Anwohnern könnte bei Errichtung eines Stausees notwendig werden
• Unterbindungen von Überschwemmungen, die in manchen Ländern als natürliche Bewässerung genutzt werden