Energie aus Wasserkraft: Wie funktioniert das?

Wie funktioniert Wasserkraft?

Wasserkraft wird für die Produktion erneuerbarer Energie eingesetzt. Weltweit belegt die Stromproduktion aus Wasserkraft den zweiten Platz nach Strom aus Biomasse. Wasserkraft funktioniert, indem die potentielle oder kinetische Energie des Wassers in mechanische und schließlich in nutzbare elektrische Energie umgewandelt wird. Hier erhalten Sie einen Einblick in die Wasserkraft Geschichte, interessante Fakten zur Wasserkraft Deutschland und die Wasserkraft Vor- und Nachteile. Praktisch: Eine Liste mit Energieanbieter, die Ökostrom zu 100 % aus Wasserkraft anbieten!


Hintergrund: Die Wasserkraft Geschichte

Die Wasserkraft Geschichte geht auf viele Jahrtausende zurück. Bereits im alten China vor 5.000 Jahren wussten die Menschen die Energie, die in Wasser steckt, sich zunutze zu machen. Auch im alten Ägypten vor 3.500 Jahren bewässerten Menschen mit der Wasserkraft ihre Felder am Nil. Römer und Griechen gingen einen Schritt weiter und verwendeten die Wasserkraft Energie als Antriebsmittel für Arbeitsmaschinen.

Bis zum Anfang des 20. Jahrhunderts - in der vorindustriellen Zeit - wurde die Wasserkraft hauptsächlich zum Antrieb von Mühlen, Säge- und Hammerwerken genutzt. In der heutigen modernen Zeit wird die Wasserkraft fast immer zur Erzeugung von elektrischen Stroms verwendet. Die modernen Wasserkraftwerke lösten somit die Mühlen ab.

Wie funktioniert Wasserkraft?

In Wasser steckt viel Energie. Diese Energie wird deutlich, indem man sich die riesigen Wellen anschaut, die in die Bucht einbrechen oder wenn kleine Flüsse sich in reißende Ströme verwandeln und ganze Gegenden zerstören.

Um diese Energie des Wassers - Wasserkraft - nutzbar zu machen, wird die kinetische und die potentielle Energie einer Wasserströmung mithilfe eines Turbinenrades in mechanische Energie umgewandelt. Diese wird wiederum zum Antrieb von Generatoren eingesetzt, die die mechanische Energie in elektrische Energie umwandeln.

  • Kinetische Energie = Bewegungsenergie: Strömung des Wassers
  • Potentielle Energie = Lageenergie: Höhendifferenzen eines Stausees

Wasserkraft und ihre Wasserkraftwerke

Ein Wasserkraftwerk, auch als Wasserkraftanlage oder Wasserwerk bezeichnet, ist ein Kraftwerk, das die Wasserkraft in Strom umwandelt. Das Wasserkraftwerk dient also als Stromerzeugungsanlage, in der die mechanische Energie der Wasserkraft mithilfe von Generatoren in elektrische Energie umwandelt wird, welche anschließend in das Stromnetz einspeist wird.

In Deutschland gibt es zurzeit 7.300 Wasserkraftwerke, die zusammen eine installierte Leistung von 5.600 Megawatt verfügen. Knapp 3.500 der Kraftwerke sind in Bayern vorzufinden.

Die Klassifizierung von Wasserkraftwerken kann entweder nach Nutzfallhöhe, installierten Leistung (MW), Betriebsweise oder Medium vorgenommen werden. Daneben existieren noch unterschiedliche Arten von Anlagentypen, die sich nach der Art der Nutzung der Energie aus Wasser unterscheiden. Insgesamt werden im Folgenden fünf Arten von Wasserkraftwerken vorgestellt.

Wasserkraft und Wasserkraftwerke
Art des Wasserkraftwerks Details
Speicherkraftwerke
  • Wasser wird in einem Stausee gesammelt
  • Kontrolliert durch Röhren nach unten ins Kraftwerk geleitet
  • Stromproduktion kann auf Abruf stattfinden
Laufwasserkraftwerke
  • Nutzung der Fließbewegungen von Flüssen
  • An Flüssen mit hoher Fließgeschwindigkeit
  • An Flüssen mit großen Wasserdurchläufen errichtet
  • Stromproduktion findet 24 Stunden am Tag statt
Gezeitenkraftwerke
  • Existieren seit ca. 50 Jahren
  • Nutzung der Energie von Ebbe und Flut
  • In Meeresarmen oder Meerengen errichtet
  • Nutzung potentieller Energie der Strömung
Pumpspeicherkraftwerke
  • Weitere Form der Speicherkraftwerke
  • Eignen sich gut zum Speichern von Energie
  • Zu viel produzierte Energie kann wieder zurückverwandelt werden
Wellenkraftwerke
  • Kleine Kraftwerke auf dem Meer
  • Kontrolliert durch Röhren nach unten ins Kraftwerk geleitet
  • Nutzung der Energie der ständig strömenden Wellen

Wie wandelt das Wasserkraftwerk Wasserkraft in Strom um?

Trotz der unterschiedlichen Arten von Wasserwerken produzieren alle Anlagen auf mehr oder weniger gleiche Art und Weise Strom. Im Folgenden wollen wir Ihnen anhand der Funktionsweise eines Laufwasserkraftwerkes verdeutlichen, wie Wasserkraftwerke aus Wasserkraft Strom herstellen.

In Deutschland wurde das erste Laufwasserkraftwerk 1890 in Bad Reichenhall in Betrieb genommen und war das erste Wechselstrom-Kraftwerk.

  1. Da kleine Flüsse mit wenig Wasser nur geringe Wasserkraft enthalten, werden Laufwasserkraftwerke an Flüssen mit einer hohen Fließgeschwindigkeit und einem großen Wasserdurchlauf gebaut.
  2. Zusätzlich werden an Laufkraftwerken Staudämme gesetzt, die den Abfluss eines Flusses absperren, wodurch sich das Wasser anstaut. Staudämme führen außerdem dazu bei, dass ein Höhenunterschied entsteht, sodass Wasser vor dem Kraftwerk als Oberwasser und hinter dem Kraftwerk als Unterwasser bezeichnet wird.
  3. Sobald die Staudämme geöffnet werden, fließt das Wasser durch die Rohrleitungen und treibt die Turbinen an. Es sei anzumerken, dass mit höherem Gefälle die Energie des Wassers größer ist.
  4. Die Turbinen leiten die aufgenommene mechanische Energie an die Generatoren ab - an die sie angeschlossen sind. Die Generatoren wiederum gewinnen aus dieser Energie die elektrische Energie.
  5. Laufwasserkraftwerke erzeugen elektrische Energie rund um die Uhr und können eine Effizienz von bis zu 90 % erreichen.
Funktionsweise Wasserkraft

Wasserkraft Deutschland

 Die Umsetzung von Wasserkraft in Deutschland mit der Verteilung von Wasserkraftwerken ist aufgrund geographischer Unterschiede sehr unterschiedlich. Etwa 80 % der Wasserkraft wird somit in Wasserkraftanlagen in Bayern und Baden-Württemberg produziert, da wo große Flüsse und Mittel- und Hochgebirgslagen vorhanden sind.

 Der Anteil der Stroms aus Wasserkraft betrug 2019 rund 3 % am erzeugten Bruttostrom in Deutschland. Im Vergleich dazu waren es 1950 noch rund 20 %. Der Rückgang hat mit den stark gestiegenen Stromverbrauch zu tun.

 Laut einer Studie des Bundesministerium für Wirtschaft und Energie ist das nutzbare Potential der Wasserkraft in Deutschland bereits ausgeschöpft. Eine Erhöhung der Stromerzeugung aus Wasserkraft könnte nur durch den Ersatz, die Modernisierung, die Erweiterung und die Reaktivierung bereits bestehender Anlagen erzielt werden.

 Im europäischen Vergleich liegen Italien, Schweden und Frankreich gemessen an der Stromerzeugung aus Wasserkraft an oberster Stelle.

Was sind die Wasserkraft Vor- und Nachteile?

Wasserkraft gehört nebst der Photovoltaik, Windkraft, Erdwärme und Biomasse zu den regenerativen Energiequellen. Aus allen erneuerbaren Energien macht die Wasserkraft an der Stromerzeugung einen Anteil von rund 8 % aus.

Die Wasserkraft Vorteile als erneuerbare Energiegewinnung sind unumstritten: Sie trägt zum Klimaschutz bei, hat einen hohen Wirkungsgrad und ist von Wetter und Zeit unabhängig. Doch die Nutzung der Wasserkraft kann auch negative Auswirkungen auf die Ökologie haben. Die Wasserkraft Nachteile sind beispielsweise das Umbauen von naturbelassene Flüssen, indem Staudämme aufgestellt werden oder das Weichen von bedeutendsten Naturdenkmäler, um Wasserkraftwerke zu bauen. Anbei die Wasserkraft Vor- und Nachteile im Überblick.

Vorteile Wasserkraft:

  • Erneuerbare Energiequelle
  • Stauseen sind gleichzeitig Speicher für Trinkwasser
  • Aufgestaute Flüsse sind besser schiffbar
  • Schonung fossiler Energieträger
  • Tragen zum Klimaschutz bei
  • Unabhängigkeit von Wetter und Zeit
  • Hoher Wirkungsgrad von ca. 85-90 %

Nachteile Wasserkraft:

  • Negativer Einfluss auf das ökologische Gleichgewicht von Flüssen
  • Reduzierung von Fließgeschwindigkeit → verringerte Sauerstoffkonzentration
  • Flächenverbrauch
  • Gefahr bei Dammbruch → großflächige Zerstörung möglich

Um die Erreichung der Umweltziele und um den Gewässerschutz nicht zu gefährden, werden vom Umweltbundesamt Leitplanken für die Erzeugung von Wasserkraft Energie empfohlen. Unter anderem müssen strategische Ziele zur Nutzung der Wasserkraft entwickelt und alle geeigneten Maßnahmen zur Minderung der negativen Umweltauswirkungen umgesetzt werden.

Ökostrom zu 100 % aus Wasserkraft

Bereits viele Energieversorger bieten Ökostrom aus 100 % Wasserkraft an. Bei der Erzeugung von Ökostrom - anders als beim konventionellen Strom - entstehen kaum CO2-Emissionen, sodass das Klima geschützt und der Klimaschutz vorangetrieben werden kann.

Strom aus Wasserkraft stammt zu 100 % aus erneuerbaren Energiequellen, die keinen fossilen Energieträger - Erdöl, Erdgas und Kohle - verbrauchen. Entscheiden Sich sich für Ökostrom aus 100 % Wasserkraft, so verbessern Sie nicht nur Ihre persönliche CO2-Bilanz, sondern tragen auch dazu bei, dass der Anteil an Ökostrom steigt. Je höher die Nachfrage nach Ökostromsteigt, umso mehr Ökostrom wird in das Stromnetz eingespeist und entsprechend weniger Strom wird aus fossilen Energieträgern gewonnen.

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