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Laufwasserkraftwerk

Über diesen Artikel

Lesezeit

3 Minuten

Veröffentlichung

26.05.2021

Letztes Update

18.08.2022

 

Laufwasserkraftwerk – Strom aus der Bewegungsenergie von Wasser

Inhalt des Wiki-Artikels

Ein Laufwasserkraftwerk ist ein Wasserkraftwerk, das die Strömung und den Höhenabfall eines Flusses oder Kanals nutzt, um Strom zu erzeugen. Laufwasserkraftwerke sind auch unter der Bezeichnung Flusswasserkraftwerke bekannt. Das Wasser wird auf eine Höhe bis maximal 15 Meter zwischen Wasserpegel und Turbineneinlauf gestaut. Die Wassermenge unterliegt jahreszeitlichen Schwankungen. Aus ökonomischen Gründen werden Laufwasserkraftwerke oft in Verbindung mit Schleusen gebaut. Flusswasserkraftwerke haben gegenüber Pumpspeicher- und Speicherkraftwerken den Vorteil, dass sie kontinuierlich Strom erzeugen.1

Laufwasserkraftwerke mit Schwallbetrieb

Einfache Laufwasserkraftwerke speichern das Wasser nicht für eine spätere Verwendung. Sie erzeugen mit Hilfe der natürlichen Strömung eines Wasserlaufs Strom. Dabei nutzen Flusswasserkraftwerke den Höhenunterschied zwischen Oberwasser und Unterwasser. Fließt das Wasser herab, wird es durch Turbinen geleitet, die Generatoren antreiben und so Strom erzeugen. Am häufigsten kommt dieses Prinzip bei kleinen Wasserkraftwerken zum Einsatz, aber es kann auch für große Anlagen verwendet werden. Bei Laufwasserkraftwerken mit Schwallbetrieb kann Wasser gespeichert werden. Herrscht eine niedrige Stromnachfrage, wird das Wasser gestaut. Zu Spitzenzeiten wird das gespeicherte Wasser dann wieder freigegeben. Wie viel elektrische Energie erzeugt werden kann, ist bei Laufwasserkraftwerken mit Schwallbetrieb also nicht so sehr von der Verfügbarkeit des Wasserflusses abhängig wie bei einfachen Laufwasserkraftwerken. Die Wasserstauung kann täglich, saisonal oder jährlich erfolgen. So ist es möglich, den Strombedarf zu Spitzenzeiten zu decken und elektrische Energie, die aus verschiedenen erneuerbaren Energien gewonnen wird, einzuspeisen.

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Geschichte und Arten des Laufwasserkraftwerks          

Die Geschichte der Laufwasserkraftwerke reicht weit zurück. Die ursprünglichste Form des Laufwasserkraftwerks ist das Wasserrad. Auch heute noch werden Wasserräder genutzt, da sie auch bei einer geringen Fallhöhe des Wassers hohe Wirkungsgrade erzielen. Darüber hinaus gibt es verschiedene moderne Arten des Laufwasserkraftwerks. Bei einfachen Flusswasserkraftwerken und solchen mit Schwallbetrieb erfolgt die Energieumwandlung über Turbinen. Während bei Ersteren das Wasser direkt zu den Turbinen fließt, wird bei Anlagen mit Schwallbetrieb das Wasser zunächst in einem Stauraum gesammelt. Bei Bedarf wird das Wasser aus dem Stauraum zu den Turbinen geleitet. Vorteile eines Laufwasserkraftwerks mit Schwallbetrieb sind eine höhere Leistung und die Möglichkeit, die Wassermenge zu regulieren. Zu den Laufwasserkraftwerken mit Schwallbetrieb gehört zum Beispiel das Ausleitungskraftwerk. Bei diesem wird das Wasser in einer Wehranlage gestaut und von dort durch einen Kanal zum Krafthaus geführt. Auf diese Weise wird der Flusslauf deutlich verkürzt, wodurch mehr Fallhöhe gewonnen wird.

Ein weiteres Beispiel für ein Laufwasserkraftwerk ist das Wasserwirbelkraftwerk. Bei dieser Art Wasserkraftwerk wird Wasser über eine Betonrampe in ein rundes Betonbecken mit Abfluss geleitet. Bei diesem Vorgang bildet sich ein Wirbel, der einen sogenannten Wirbelrotor antreibt. Durch die Drehbewegung wird elektrische Energie erzeugt. Auch Strombojen zählen zu den Laufwasserkraftwerken. Eine Stromboje ist ein schwimmendes Strömungskraftwerk, das den Vorteil hat, dass es das Landschaftsbild nicht verändert. Strombojen nutzen die kinetische Energie von nicht gestauten Flüssen zur Stromerzeugung. Sie sind nicht fest installiert, sondern über eine Ankerkette mit einem im Fluss eingebrachten Ankerstab verbunden.3

Auswirkungen auf die Umwelt

Flusswasserkraftwerke produzieren saubere Energie, allerdings hat der Bau Auswirkungen auf die Umwelt. Vor allem ältere Bauten beeinträchtigen das Leben im Wasser, denn sie behindern oft die Fischwanderung sehr stark. Außerdem können Fische sterben, wenn sie in die Turbinen des Laufwasserkraftwerks geraten. Bei neueren Anlagen und auch bei Sanierungen werden Maßnahmen gegen diese Beeinträchtigung eingeplant. Aufstiege wie Fischtreppen sorgen dafür, dass die Fischwanderung weiterhin möglich ist – ein kleiner Teil des nutzbaren Wasser geht zwar auf diese Weise verloren, aber die Fauna bleibt bestehen.

Außerdem kann der Bau von Laufwasserkraftwerken ökologische Folgen haben, zum Beispiel eine Veränderung des natürlichen Transports von Schotter und Nährstoffen. Auch kann die Flussdynamik im Allgemeinen betroffen sein, beispielsweise indem die Überflutung bestimmter Flächen ausbleibt. Deshalb ist man dazu übergegangen, beim Bau von Laufwasserkraftwerken ökologische Ausgleichsmaßnamen vorzunehmen. Zudem werden nachträgliche Verbesserungen an bestehenden Flusskraftwerken vorgenommen, um die ökologischen Nachteile so weit wie möglich auszugleichen.

Laufwasserkraftwerke wirken sich außerdem auf die Schifffahrt aus. Es müssen Schleusen vorhanden sein, damit Schiffe ein Flusskraftwerk passieren können. Allerdings kann die Schiffbarkeit von Flüssen durch den Bau von Laufwasserkraftwerken sogar verbessert werden, wenn sie entsprechend konzipiert sind.4

Laufwasserkraftwerke in Deutschland

Im Jahr 2019 belief sich der Anzahl der Wasserkraftwerke in Deutschland auf rund 7200 Stück, die meisten davon sind Laufwasserkraftwerke. Der Großteil der Anlagen weist eine Leistung von weniger als 100 Kilowatt (kW) auf. Alle Wasserkraftanlagen zusammen kommen auf eine installierte Leistung von 5500 Megawatt (MW). Deutschlands größtes Laufwasserkraftwerk ist das Rheinkraftwerk Iffezheim in Baden-Württemberg. Mittels eines Damms wird das Wasser des Rheins auf ungefähr zehn Meter aufgestaut. Im Damm sind eine Schleuse, ein Wehr und das Kraftwerk eingebaut. Der Wasserstand wird durch das Verstellen des Turbinenabflusses geregelt, ist mehr Wasser vorhanden, als über die Turbinen abfließen kann, wird der Wasserstand über das Wehr gesteuert. Fünf Turbinen produzieren Strom, mit dem der Bedarf von rund 540 000 Menschen gedeckt werden kann.

In Baden-Württemberg und Bayern befinden sich die meisten Wasserkraftwerke, die beiden Bundesländer decken 80 Prozent der installierten Gesamtleistung in Deutschland ab. Vor allem der Rhein wird intensiv für Laufwasserkraftwerke genutzt. An dem Fluss liegen 27 große Wasserkraftwerke. Anlagen mit einer installierten Leistung von insgesamt 1400 MW erhalten eine Vergütung nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG).

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