Wasserkraft

Wasserkraft: Vor- und Nachteile | Wasserkraftwerke | Wasserkraft in Deutschland

Inhalt des Wiki-Artikels

• Wasserkraft – wie aus Wasser Strom erzeugt wird
• Vor- und Nachteile von Wasserkraft
• Arten von Wasserkraftwerken
• Nutzung von Hydroenergie in Deutschland

Wasserkraft – wie aus Wasser Strom erzeugt wird

Laut Definition ist Wasserkraft die in fließendem oder gespeichertem Wasser enthaltene Energie.¹ Diese kinetische beziehungsweise potenzielle Energie kann zur Stromerzeugung genutzt werden. Der größte Teil des Wasserkraftstroms wird von großen Kraftwerken geliefert, während Kleinwasserkraftwerke nur einen geringen Anteil beitragen.² Die Umwandlung von Wasserkraft in nutzbare Energie erfolgt über Turbinen.³ Hydroenergie macht bei der globalen Stromerzeugung etwa 15 Prozent aus, in Lateinamerika werden sogar über zwei Drittel des Strombedarfs durch Wasserkraft gedeckt.⁴

Vor- und Nachteile von Wasserkraft

Ein entscheidender Vorteil von Wasserkraft ist, dass Strom annähernd CO₂-frei und somit klimafreundlich produziert werden kann. Mit der Nutzung von Hydroenergie sind aber auch Nachteile verbunden. Ob Wasserkraft verwendet werden kann, ist standortabhängig, besonders günstig sind bergige Regionen. Häufig sind größere Eingriffe in die Landschaft nötig, um Wasserkraftwerke zu errichten. Das Anlegen von Stauseen kann starke CO₂- und Methan-Emissionen verursachen, wenn Landflächen mit einem hohen Anteil an Kohlenstoff im Boden überflutet werden.

Bei Flusswasserkraftwerken besteht das Risiko negativer Auswirkungen auf die Flora und Fauna des Fließgewässers, vor allem Fische sind gefährdet. Wird dem Fluss an einer Stelle Wasser zur Stromerzeugung entnommen und an einer weiter flussabwärts liegenden Stelle wiederzugeführt, besteht die Möglichkeit, dass die benötigte Restwassermenge in diesem Bereich unterschritten wird. Problematisch sind nebstdem Stauraumspülungen bei Speicherkraftwerken, die zur Beseitigung von Ablagerungen wie Faulschlamm aus dem Staubecken dienen und sorgfältig geplant werden müssen, um die Umwelt nicht zu schädigen.⁵

Eingriffe in die Landschaft, um Wasserkraft nutzbar zu machen, können schwerwiegende ökologische Folgen nach sich ziehen. Mit der Errichtung von Staudämmen wird die biologische Durchgängigkeit von Flüssen durchbrochen, zudem verändert sich der Lebensraum unterhalb des Stauwerks durch verringerten Wasserabfluss. Darüber hinaus birgt das Passieren von Turbinenanlagen für Fische und andere Tiere ein Risiko, folgen mehrere Wasserkraftwerke an einem Flusslauf hintereinander, können ganze Populationen gefährdet sein.⁶

Großteils werden Flüsse und Stauseen zur Erzeugung von Strom aus Wasserkraft genutzt, doch auch das Meer ist eine potenzielle Energiequelle. Sowohl der Tidenhub als auch der Energiegehalt von Strömung und Wellen sind für die Stromerzeugung tauglich. Vorteilhaft an Wasserkraft und Meeresenergie ist, dass sie konstanter als Wind- und Solarenergie zur Verfügung stehen und zuverlässige Prognosen möglich sind.

Arten von Wasserkraftwerken

Es gibt verschiedene Arten von Wasserkraftwerken, die dem jeweiligen Standort angepasst sind. Grundsätzlich lassen sich Laufwasserkraftwerke und Speicherkraftwerke unterscheiden. Laufwasserkraftwerke finden sich an Kanälen, Flüssen und Bächen, die dann zwecks Erhöhung der potenziell nutzbaren Energie oft durch ein Wehr gestaut sind. Speicherkraftwerke nutzen das Wasser aus Stauseen zur Energieerzeugung, eine Sonderform ist das sogenannte Pumpspeicherkraftwerk.⁷

Ein Laufwasserkraftwerk gewinnt über die Strömung eines Fließgewässers Strom, wozu relativ große Wassermengen und ein geringes Gefälle nötig sind. Durch den Bau von Schleusen wird die Wirtschaftlichkeit der Anlagen erhöht.⁸ Wird ein Fluss durch ein Wehr mit Turbinen zur Stromerzeugung gestaut, kann die Fallhöhe des Wassers bis zu 15 Meter betragen.⁹ Bei Laufwasserkraftwerken wird kein Wasser gespeichert, es muss direkt genutzt werden. Dadurch ergibt sich eine recht gleichmäßige Stromerzeugung zur Deckung der Grundlast, die aber jahreszeitlichen Schwankungen unterliegen kann, etwa aufgrund von Schmelzwasser.¹⁰

Speicherkraftwerke erzeugen mit Hilfe eines großen Höhenunterschieds Strom, die dafür benötigten Wassermengen sind eher gering.¹¹ Die Wasserkraft kann sowohl für die Deckung der Grundlast als auch für den Spitzenlastbetrieb genutzt werden, da Talsperren und Seen eine hohe Speicherkapazität aufweisen. Speicherkraftwerke gibt es in verschiedenen Ausführungen: Das Talsperrenkraftwerk nutzt Turbinen am Fuß der Staumauer zur Stromerzeugung. Bei Bergspeicherkraftwerken sind Bergseen über Druckrohrleitungen mit Kraftwerksanlagen im Tal verbunden. Das Pumpspeicherkraftwerk ist eine Sonderform, weil es nicht durch natürliche Wasservorkommen, sondern durch Wasser gespeist wird, das aus einem tiefer liegenden Reservoir hochgepumpt wird.¹²

Am Meer werden vor allem Gezeitenkraftwerke zur Stromerzeugung aus Wasserkraft eingesetzt. Es gibt aber auch noch andere Möglichkeiten, Meeresenergie nutzbar zu machen. Meeresströmungskraftwerke und Schiffmühlen erzeugen aus der Strömung Strom, Wellenkraftwerke aus den Meereswellen – damit nutzen sie nicht nur Wasserkraft, sondern indirekt auch Windenergie.¹³

Nutzung von Hydroenergie in Deutschland

Die Geschichte der Wasserkraft reicht Jahrhunderte zurück, in vorindustrieller Zeit wurden bereits Mühlen und Sägewerke mit Hilfe von Wasser betrieben. Heutzutage wird in Deutschland vor allem elektrischer Strom aus Hydroenergie gewonnen. Die besten Voraussetzungen für die Nutzung von Wasserkraft haben die Bundesländer im Süden, denn in den Voralpen ist das Gefälle für den Einsatz von Wasserkraftwerken günstig. Unter den großen Anlagen in Deutschland finden sich rund 80 Prozent Laufwasserkraftwerke und 20 Prozent Speicherkraftwerke.¹⁴ Ein Großteil des Wasserkraftstroms wird an den Flüssen Inn, Donau, Rhein, Isar, Lech, Main, Mosel, Neckar und Iller erzeugt. Insgesamt gibt es mehr als 400 große Wasserkraftanlagen und Tausende Kleinwasserkraftwerke in Deutschland. Nach einer Analyse des Bundesumweltministeriums werden bereits 80 Prozent des gegebenen Potenzials, aus Wasserkraft Strom zu gewinnen, genutzt.¹⁵