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Energie aus Wasserkraft: Wie funktioniert das?

Aktualisiert am
Min. Lesezeit
Wie funktioniert Wasserkraft?

Wasserkraft wird fĂŒr 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!

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Hintergrund: Die Geschichte der Energie aus Wasser

Blaue Erdkugel steht fĂŒr Wasserkraft

Die Wasserkraft Geschichte geht auf viele Jahrtausende zurĂŒck. 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 bewĂ€sserten Menschen mit der Wasserkraft ihre Felder am Nil. Römer und Griechen gingen einen Schritt weiter und verwendeten die Wasserkraft Energie als Antriebsmittel fĂŒr Arbeitsmaschinen.

Bis zum Anfang des 20. Jahrhunderts – in der vorindustriellen Zeit – wurde die Wasserkraft hauptsĂ€chlich zum Antrieb von MĂŒhlen, SĂ€ge- 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 MĂŒhlen 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 FlĂŒsse 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

Wasserkraftwerk

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 verfĂŒgen. 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 fĂŒnf 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 FlĂŒssen
  • An FlĂŒssen mit hoher Fließgeschwindigkeit
  • An FlĂŒssen mit großen WasserdurchlĂ€ufen 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 zurĂŒckverwandelt werden
Wellenkraftwerke
  • Kleine Kraftwerke auf dem Meer
  • Kontrolliert durch Röhren nach unten ins Kraftwerk geleitet
  • Nutzung der Energie der stĂ€ndig strömenden Wellen

Wie wandelt ein Kraftwerk 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 FlĂŒsse mit wenig Wasser nur geringe Wasserkraft enthalten, werden Laufwasserkraftwerke an FlĂŒssen mit einer hohen Fließgeschwindigkeit und einem großen Wasserdurchlauf gebaut.
  2. ZusĂ€tzlich werden an Laufkraftwerken StaudĂ€mme gesetzt, die den Abfluss eines Flusses absperren, wodurch sich das Wasser anstaut. StaudĂ€mme fĂŒhren 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 StaudĂ€mme geöffnet werden, fließt das Wasser durch die Rohrleitungen und treibt die Turbinen an. Es sei anzumerken, dass mit höherem GefĂ€lle die Energie des Wassers grĂ¶ĂŸer 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-WĂŒrttemberg produziert, da wo große FlĂŒsse 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 RĂŒckgang hat mit den stark gestiegenen Stromverbrauch zu tun.

 Laut einer Studie des Bundesministerium fĂŒr 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 europÀischen Vergleich liegen Italien, Schweden und Frankreich gemessen an der Stromerzeugung aus Wasserkraft an oberster Stelle.

Stauseen in Deutschland

Stauseen sind kĂŒnstliche Warmwasserspeicher, die mithilfe einer Staumauer und einem gestauten Fluss in einem Tal entstehen. Verwendet werden Stauseen fĂŒr verschiedene Zwecke: Zur Naherholung, zum Hochwasserschutz, zur Trinkwasserspeicherung oder zur Stromerzeugung. In Deutschland gibt es rund 311 Stauseen. Dazu gehört der Stausee Hohenwarte, der Stausee Happurger und der Stausee Hohenfelden.

Was sind die Wasserkraft Vor- und Nachteile?

Frau schaut sich die Wasserkraft Vorteile und Nachteile an

Wasserkraft gehört nebst der Photovoltaik, Windkraft, ErdwÀrme und Biomasse zu den Erneuerbaren Energien. 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 trĂ€gt zum Klimaschutz bei, hat einen hohen Wirkungsgrad und ist von Wetter und Zeit unabhĂ€ngig. Doch die Nutzung der Wasserkraft kann auch negative Auswirkungen auf die Ökologie haben. Die Wasserkraft Nachteile sind beispielsweise das Umbauen von naturbelassene FlĂŒssen, indem StaudĂ€mme aufgestellt werden oder das Weichen von bedeutendsten NaturdenkmĂ€ler, um Wasserkraftwerke zu bauen. Anbei die Wasserkraft Vor- und Nachteile im Überblick.

Vorteile Wasserkraft:

  • Erneuerbare Energiequelle
  • Stauseen sind gleichzeitig Speicher fĂŒr Trinkwasser
  • Aufgestaute FlĂŒsse sind besser schiffbar
  • Schonung fossiler EnergietrĂ€ger
  • Tragen zum Klimaschutz bei
  • UnabhĂ€ngigkeit von Wetter und Zeit
  • Hoher Wirkungsgrad von ca. 85-90 %

Nachteile Wasserkraft:

  • Negativer Einfluss auf das ökologische Gleichgewicht von FlĂŒssen
  • Reduzierung von Fließgeschwindigkeit → verringerte Sauerstoffkonzentration
  • FlĂ€chenverbrauch
  • Gefahr bei Dammbruch → großflĂ€chige Zerstörung möglich

Um die Erreichung der Umweltziele und um den GewĂ€sserschutz nicht zu gefĂ€hrden, werden vom Umweltbundesamt Leitplanken fĂŒr die Erzeugung von Wasserkraft Energie empfohlen. Unter anderem mĂŒssen strategische Ziele zur Nutzung der Wasserkraft entwickelt und alle geeigneten Maßnahmen zur Minderung der negativen Umweltauswirkungen umgesetzt werden.

Ökostrom zu 100 % aus Wasser

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 geschĂŒtzt und der Klimaschutz vorangetrieben werden kann.

Strom aus Wasserkraft stammt zu 100 % aus erneuerbaren Energiequellen, die keinen fossilen EnergietrĂ€ger - Erdöl, Erdgas und Kohle - verbrauchen. Entscheiden Sie sich fĂŒr 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 EnergietrĂ€gern gewonnen.

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Weitere Fragen zu Wasserkraft

🌊 Hat die Wasserkraft eine Zukunft?

Forscher der chinesischen Shenzhen UniversitĂ€t haben das Potenzial möglicher Wasserkraftwerke fĂŒr grob drei Millionen FlĂŒsse berechnet. Sie kamen zu dem Befund, dass mit der bis jetzt ungenutzten Wasserkraft rund fĂŒnf Petawattstunden Strom jĂ€hrlich produziert werden könnten. Das entspricht einem FĂŒnftel des weltweiten Stromverbrauchs 2020.

🌊 Was ist Wasserkraft einfach erklĂ€rt?

Die Energie des fließenden Wassers wird in Turbinen innerhalb eines Wasserkraftwerken genutzt. Unter dem Druck des Wassers beginnt sich die Turbine zu drehen und gibt ihre Bewegungsenergie an Generatoren weiter. Hier wird diese Energie dann in elektische Energie umgewandelt.

🌊 Was sind Vorteile von Wasserkraft?

Der grĂ¶ĂŸte Vorteil der Wasserkraft ist, dass sie zu den grĂŒnen, nachhaltigen Energien gehört. Zudem ist sie kostengĂŒnstig und zuverlĂ€ssig.

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