Um aus Wasser Strom werden zu lassen, braucht es die technischen Errungenschaften der Neuzeit. Mithilfe von Wasserkraft wird ökologischer Strom produziert. Oder ist dieser gar nicht so ökologisch verträglich?
Inhaltsverzeichnis: Das erwartet Sie in diesem Artikel
Informationen zu Wasserkraft und Strom: Wasserkraftwerke wandeln Energie
Die Nutzung der Wasserkraft soll dazu beitragen, erneuerbare Energien weiter auf den Vormarsch zu bringen und sauberen Strom zu produzieren.
Die Menschheit nutzte schon vor vielen Tausend Jahren Wasserkraft, um zum Beispiel Mühlen oder Sägewerke anzutreiben. Heute wird Strom produziert, der aus dem Wasserkraftwerk in die Steckdose kommt.
Wie arbeitet ein Wasserkraftwerk?
In einem Wasserkraftwerk wird die Kraft des Wassers zu Strom umgewandelt. Das heißt, dass die kinetische bzw. die potenzielle Energie (zum Beispiel des Fallwassers) genutzt und umgewandelt wird. Das geschieht über Turbinen, die durch die Wasserkraft angetrieben werden. Diese wiederum treiben einen Generator an.
Die Bewegungsenergie bzw. die potenzielle Energie des Wassers wird nun zu elektrischer Energie, das heißt zu Strom. Wasserkraftwerke sind an ein Umspannwerk gekoppelt, sodass der erzeugte Strom direkt in das Stromnetz eingespeist werden kann. So steht er zur Nutzung frei. Freilich ist es beim Endverbraucher nicht mehr zu merken, ob der Strom aus Wasserkraft stammt, ob andere erneuerbare Energien genutzt wurden oder Atomkraft.
Das folgende Video zeigt noch einmal die Funktionsweise der Wasserkraftwerke:
Video: Aus Wasserkraft Strom produzieren.
Welche Wasserkraftwerke gibt es?
Um einen Nutzen aus der Wasserkraft ziehen zu können, wurden verschiedene Wasserkraftwerke gebaut. Es gibt zum einen das Laufwasserkraftwerk, bei dem die Fließbewegung der Gewässer genutzt wird. Die Funktionsweise der Laufkraftwerke entspricht der oben beschriebenen. Leider sind diese Wasserkraftwerke nicht regulierbar und werden rund um die Uhr betrieben.
Das heißt, sie können auch nicht auf einen veränderten Bedarf reagieren. Anders ist es bei einem Gezeitenkraftwerk. Dieses steht an Meeren, an denen Ebbe und Flut vorkommen, genutzt wird die Bewegungsenergie der Gezeiten. Es kann mehr Strom produziert werden, je größer die Unterschiede zwischen Ebbe und Flut sind.
Bei einem Speicherkraftwerk wird mit gestautem Wasser gearbeitet, ein derartiges Wasserkraftwerk lässt sich gut regulieren und somit auf den jeweiligen Bedarf anpassen. Das Wasser aus Fluss, Becken oder See wird hier angestaut, die Turbinen sind mit Röhren verbunden.
Besteht ein erhöhter Strombedarf, werden die Röhren geöffnet und das Wasserkraftwerk produziert Strom. Eine ähnliche Funktionsweise besitzen Pumpspeicherkraftwerke, bei denen das Wasser aus einer tiefer gelegenen Ebene nach oben gepumpt wird.
Momentan noch in der Erprobung befindlich sind Wellenkraftwerke, bei denen die Kraft der Wellen genutzt werden soll. Hier stehen verschiedene Möglichkeiten der Stromerzeugung zur Wahl, es gibt noch keine abschließenden Testurteile.
Das Umweltministerium der Bundesregierung hatte vor einiger Zeit eine Studie in Auftrag gegeben, um das Potenzial der Wasserkraft für die Energiewende zu untersuchen. ( Foto: Shutterstock-Preechar Bowonkitwanchai)
Wasserkraft in der Energiewende
Das Umweltministerium der Bundesregierung hatte vor einiger Zeit eine Studie in Auftrag gegeben, um das Potenzial der Wasserkraft für die Energiewende zu untersuchen. Dabei kam heraus, dass dieses bereits annähernd ausgeschöpft ist. Die entsprechenden Informationen dazu wurden durch das Umweltministerium selbst veröffentlicht.
Können Wasserkraftwerke die Energiewende unterstützen?
Sicherlich können Wasserkraftwerke dazu beitragen, weniger Strom aus Atomkraft oder Braunkohle zu benötigen. Dennoch brachte die Studie des Umweltministeriums hervor, dass das nutzbare Potenzial der Wasserkraft kaum noch erhöht werden kann. Lediglich durch eine Modernisierung der bestehenden Anlagen sowie durch eine teilweise Erweiterung kann das Potenzial weiter erhöht werden.
Die Wasserkraft in Deutschland wird nur einen geringen Beitrag zur Energiewende leisten können, denn sowohl das technische als auch das ökologische Potenzial sind größtenteils ausgeschöpft. Informationen finden sich diesbezüglich nur spärlich.
Sicherlich ist Wasserkraft eine erneuerbare Energie und von diesem Standpunkt aus positiv zu bewerten. ( Foto: Shutterstock- DedMityay )
Ökologische Auswirkungen der Wasserkraft
Um aus Wasserkraft Strom zu produzieren, sind freilich Eingriffe in die Ökologie nötig und daran zeigt sich deutlich: Wasserkraft hat nicht nur positive Seiten! Ökosysteme von Fließgewässern und Auen werden verändert, daher wird der Neubau der Wasserkraftwerke vor allem von Umweltschützern kritisch gesehen. Die Modernisierung und Erweiterung bereits bestehender Anlagen sind daher die bessere Wahl.
Sicherlich ist Wasserkraft eine erneuerbare Energie und von diesem Standpunkt aus positiv zu bewerten. Doch naturbelassene Flüsse bieten nicht über das ganze Jahr verteilt ein gleichmäßiges Wasserangebot. Außerdem muss die Fallhöhe des Wassers möglichst hoch sein, um so viel Strom wie möglich zu bekommen.
Folgende Nachteile sind mit der Nutzung der Wasserkraftwerke verbunden:
- biologische und morphodynamische Prozesse der Fließgewässer werden unterbrochen
- Organismen werden geschädigt, dadurch Gefährdung ganzer Populationen
- Stauwerke führen zu geringem Wasserabfluss im restlichen Gewässerbett
Wasserkraftwerke in Deutschland
Mehr als dreißig Pumpspeicherkraftwerke sind in Deutschland vertreten, wobei das Pumpspeicherwerk Goldisthal in Thüringen das größte ist. Es wurde im Jahr 2003 fertiggestellt und bringt rund 1.060 Megawattstunden. Bis zu 8,5 Gigawattstunden Strom können gespeichert werden. Der Bau wurde allerdings von Umweltschützern angeprangert, weil für die Schaffung des Oberbeckens der Gipfel des Großen Farmdenkopfes abgetragen werden musste.
Ebenfalls zu den größten Wasserkraftwerken in Deutschland zählt das Pumpspeicherkraftwerk Geesthacht, welches seit 1958 genutzt wird. Es handelt sich um das größte Wasserkraftwerk dieser Art in Norddeutschland. Deutschlandweit gesehen sind aber auch die folgenden Kraftwerke relevant: Pumpspeicherwerk Markersbach, Kavernenkraftwerk Wehr, Kavernenkraftwerk Waldeck II und das Kavernenkraftwerk Bad Säckingen.
Auch wenn die Nutzung der Wasserkraft für Strom in Deutschland nahezu ausgeschöpft ist, steht die Bundesrepublik damit doch an vierter Stelle der größten Stromproduzenten in Europa:
| Land | Stromerzeugung aus Wasserkraft (GWh, 2013) |
|---|---|
| Norwegen | 128.477 GWh |
| Frankreich | 70.489 GWh |
| Schweden | 61.361 GWh |
| Italien | 52.773 GWh |
| Österreich | 41.977 GWh |
| Schweiz | 39.308 GWh |
| Spanien | 36.780 GWh |
| Jugoslawien | 24.637 GWh |
| Deutschland | 22.998 GWh |
| Rumänien | 14.957 GWh |
Wasserkraftwerke in der Welt
Das Wasserkraftwerk Drei Schluchten in China erbringt eine Nennleistung von rund 22.500 Megawattstunden und ist damit das größte der Welt. Auch Baihetan und Xiluodu (beide China) sowie Itaipú (Brasilien), sind ganz vorn in der Welt dabei. Tucurui wird ebenfalls genannt und bringt immerhin 8,37 Gigawattstunden. Die folgende Tabelle zeigt die größten Wasserkraftwerke der Welt und ihre Leistung:
| Name des Kraftwerks | Leistung in MW | Fertigstellung | In welchem Land liegt das Wasserkraftwerk? | An welchem Fluss steht das Kraftwerk? |
|---|---|---|---|---|
| Drei Schluchten | 22.500 MW | 2008 | Volksrepublik China | Jangtsekiang |
| Baihetan | 16.000 MW | geplant 2021 | Volksrepublik China | Jangtsekiang |
| Itaipú | 14.000 MW | 1983 | Brasilien, Paraguay | Río Paraná |
| Xiluodu | 13.860 MW | 2014 | Volksrepublik China | Jangtsekiang |
| Turuchansk | 12.000 MW | in Planung | Russland | Untere Tunguska |
| Belo Monte | 11.233 MW | 2019 | Brasilien | Xingu |
| Guri (Simón Bolívar) | 10.235 MW | 1986 | Venezuela | Río Caroní |
| Wudongde | 8.700 MW | geplant 2020 | Volksrepublik China | Jangtsekiang |
| Tucuruí | 8.370 MW | 1984 | Brasilien | Rio Tocantins |
| Tasang | 7.110 MW | Bau 2016 gestoppt[1] | Myanmar | Saluen |
| Grand Coulee | 6.809 MW | 1942 | USA | Columbia River |
| Grand Ethiopian Renaissance | 6.450 MW | geplant 2022[2] | Äthiopien | Blauer Nil |
| Xiangjiaba | 6.448 MW | 2014 | Volksrepublik China | Jangtsekiang |
| Longtan | 6.426 MW | 2009 | Volksrepublik China | Hongshui He |
| Sajano-Schuschensker Stausee | 6.400 MW | 1985 | Russland | Jenissei |
| Krasnojarsk | 6.000 MW | 1972 | Russland | Jenissei |
| Nuozhadu | 5.850 MW | 2014 | Volksrepublik China | Mekong |
| Robert-Bourassa | 5.616 MW | 1978 | Kanada | La Grande Rivière |
| Churchill Falls | 5.428 MW | 1971 | Kanada | Churchill River |
| Jinping II | 4.800 MW | 2014 | Volksrepublik China | Yalong Jiang |
Wasserkraftwerke arbeiten überaus effizient und erreichen einen sehr hohen Wirkungsgrad. Experten gehen davon aus, dass zwischen 75 und 90 Prozent der kinetischen Energie des Wassers in elektrische Energie und damit in Strom umgewandelt werden können. ( Foto: Shutterstock-Opra)
Häufig gestellte Fragen zum Wasserkraftwerk
Wie wird aus Wasser Energie?
Aus Wassern muss keine Energie werden, denn Wasser besitzt selbst kinetische und potenzielle Energie. Diese muss aber in elektrische Energie gewandelt werden, um sie als Strom nutzen zu können. Im Wasserkraftwerk wird mithilfe einer Turbine ein Generator angetrieben, der wiederum für die Umwandlung der Energie in Strom sorgt.
Welche Energieform hat Wasser?
Wasser kann sowohl kinetische Energie als auch potenzielle Energie haben. Erstere ist bei allen Fließgewässern vorhanden, Letztere entsteht durch Fallwasser, was einen Wasserfall oder Rohre herabströmt bzw. generell von einer oberen auf eine untere Ebene fließen kann. Diese Energieformen werden dann in elektrische Energie umgewandelt.
Wie effizient sind Wasserkraftwerke?
Wasserkraftwerke arbeiten überaus effizient und erreichen einen sehr hohen Wirkungsgrad. Experten gehen davon aus, dass zwischen 75 und 90 Prozent der kinetischen Energie des Wassers in elektrische Energie und damit in Strom umgewandelt werden können.
Wie viel Strom erzeugt ein Wasserkraftwerk?
Pro Jahr können die Wasserkraftwerke in Deutschland etwa 95 Millionen Kilowattstunden Strom erzeugen. Insgesamt können damit etwa 27.000 Haushalte versorgt werden, wenn diese maximal 3.500 kWh im Jahr verbrauchen.
