Höhenenergie x Bewegungsenergie: So funktioniert ein Wasserkraftwerk
Ein Wasserkraftwerk macht sich die enorme Energie von Wasser zunutze. Die entsteht, wenn Wasser in Bewegung kommt. Diese Bewegungsenergie, auch kinetische Energie genannt, kann z.B. mittels der Strömung von fließenden Gewässern direkt genutzt werden. Oder sie wird erzeugt, indem Wasser von einer Anhöhe (z.B. in einem Stausee) nach unten fällt. Dabei gilt: Mit der Zunahme der Höhe wird auch die daraus entstehende kinetische Energie höher.
In Wasserkraftwerken findet somit eine Energieumwandlung statt: Aus der Strömungsenergie wird elektrische Energie gewonnen. Wie auch Wind- und Solarenergie gehört Strom aus Wasserkraft zu den erneuerbaren Energien, für deren Erzeugung keine Emissionen anfallen. Gleichzeitig kann der Energiegehalt von Wasser bis zu 90 Prozent ausgeschöpft werden. So tragen Wasserkraftwerke zur Grundlast, also der notwendigen täglichen Mindeststrommenge im Stromnetz, bei.
Wasserkraftwerke im Überblick
Die Wasserkraft wurde schon vor hunderten Jahren genutzt, um lokal Energie zu erzeugen. Wassermühlen sind tief in unserer Kultur verankert und das bekannteste Beispiel für traditionelle Kleinwasserkraftwerke. In Deutschland spricht man von Kleinwasserkraftwerken, wenn weniger als ein Megawatt Strom bei maximaler Auslastung produziert wird. Sie werden vor allem zur lokalen Stromproduktion genutzt.
Heute können Wasserkraftanlagen noch viel effizienter genutzt werden, um Strom aus Wasserkraft zu gewinnen. Mittels der Bewegungsenergie des Wassers werden große Turbinen angetrieben, die wiederum Generatoren antreiben. Die aus der Fallhöhe resultierende Geschwindigkeit erzeugt Energie. Je schneller das Wasser wird, desto mehr Energie wird übertragen. Diese Fallhöhe ist vor allem bei Speicherkraftwerken wichtig. Sie nutzen die Wasserkraft, indem fließende Gewässer gestaut werden. Es entsteht ein Stausee, der durch eine Staumauer gehalten wird. Gibt es einen punktuell erhöhten Energiebedarf, kann mehr Wasser durch die Turbinen geleitet werden, um in einem kurzen Zeitraum mit der freigesetzten Energie mehr Strom zu erzeugen.
Aufbau eines Speicherkraftwerkes
Aufbau eines Laufwasserkraftwerkes
Das Laufwasserkraftwerk und das Speicherkraftwerk bilden die beiden wichtigsten Arten von großen Wasserkraftwerken. Es gibt aber noch einige weitere Typen.
Arten von Wasserkraftwerken
- Laufwasserkraftwerk: In einem Fließgewässer wird permanent Energie erzeugt, die zur Grundlast beiträgt
- Speicherkraftwerk: Wasser wird in einem Staubecken gespeichert, um bei erhöhtem Energiebedarf in einem kurzen Zeitraum viel Energie erzeugen zu können
- Pumpspeicherkraftwerk: Wasser wird in ein höher gelegenes Becken gepumpt und dort gespeichert, bis elektrische Energie benötigt wird
- Gezeitenkraftwerk: Starke Strömungen bei Ebbe und Flut werden zum Antrieb von Wasserturbinen genutzt, um Strom zu erzeugen
- Wellenkraftwerk: Wasserkraft von Wellen wird zum Antrieb von Turbinen genutzt; die Entwicklung solcher Wasserkraftwerke ist noch im Prototypen-Stadium
In Deutschland sind 80 Prozent aller Wasserkraftwerke Laufwasserkraftwerke. Weitere 20 Prozent sind Speicherkraftwerke, die wiederum ein hohes Gefälle voraussetzen. Daher sind Speicherkraftwerke insbesondere im alpinen Raum zu finden. Außerdem gibt es in Deutschland 8000 Kleinwasserkraftwerke, die sich vor allem im Süden und zumeist in Privatbesitz befinden.
Vorteile von Wasserkraftwerken
- Emissionsarm: Beim Bau und Betrieb der Anlagen fallen zwar Emissionen an, nicht aber bei der Energieproduktion selbst. Wasserenergie ist somit nachhaltig und eine Energiequelle der Zukunft.
- Verfügbarkeit des Rohstoffes: Wasser ist ein Rohstoff, der in großen Mengen zur Energieerzeugung verfügbar ist.
- Langlebige Investition: Wasserkraftwerke haben eine unbegrenzte Laufzeit. Mit dem Erneuerbare-Energien-Gesetz werden Anreize gesetzt, die bestehenden Kraftwerke zu modernisieren.
Blick nach Europa: Norwegens Wasserenergie fließt auch nach Deutschland
In Europa gehören Länder wie die Schweiz, Österreich und Norwegen zu den Vorreitern in Sachen Wasserkraft. Während in den beiden alpinen Ländern die Berge für das notwendige Gefälle sorgen, sind es in dem skandinavischen Land die vielen Fjorde, Wasserfälle und Hochplateaus. Dieses enorme Potenzial ermöglicht es Norwegen etwa 88 Prozent ihres kompletten Strombedarfs mittels Wasserkraft zu decken. Dafür gibt es im ganzen Land 1.681 Wasserkraftwerke. Außerdem wird in mehr als 1.000 Wasserreservoirs Energie gespeichert. So verfügen die Speicherwerke über ausreichende Kapazitäten, um vorsorglich bis zu 70 Prozent des jährlichen Stromverbrauchs zu speichern. Norwegen ist weltweit die siebtgrößte Wasserkraftnation und die Nummer eins in Europa.
Auch in Deutschland profitiert man von der norwegischen Wasserkraft, da Norwegen einen Überschuss an regenerativ erzeugtem Strom hat, der in europäische Länder wie Deutschland exportiert wird. Shell Energy setzt auf die nachhaltige Wasserkraft und bezieht ihren Strom aus den Wasserkraftanlagen an den ostnorwegischen Standorten Harpefossen, Nes und Torpa. Zusammen produzieren die drei Kraftwerke pro Jahr durchschnittlich 2.295 GWh Strom aus erneuerbaren Energien, die ins europäische Stromnetz eingespeist werden.
In Deutschland spielt die Wasserkraft eine nicht unwesentliche Rolle in der Energiewende. 2020 wurden laut einer Erhebung des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie 7,4 Prozent (18,6 TWh) des Stroms, der aus erneuerbaren Energien gewonnen wurde, mit Wasserkraft erzeugt. Damit können etwa 800.000 Haushalte in Deutschland mit Strom aus Wasserkraft versorgt werden.
Wasserkraft ist in Deutschland eine stabile Energiequelle
Aus Wasser wird Strom: Wählen Sie für Ihre Stromversorgung Wasserenergie
Auf langfristige Sicht ist es wichtig eine gesamteuropäische Strategie zu finden, um Strom aus regenerativen Energiequellen wie etwa Wasserkraft optimal zu nutzen, zu transportieren und zu speichern. In der transnationalen Zusammenarbeit mit Norwegen gelingt dies bereits, da Deutschland nachhaltigen Strom aus Norwegen beziehen kann.
Shell Energy bietet Strom aus norwegischen Wasserkraftanlagen an, welcher mit dem Qualitätssiegel RenewablePLUS zertifiziert ist. Anlagenbetreiber verpflichten sich dazu, in den Ausbau der erneuerbaren Energien und in die Modernisierung von Solar-, Wind- oder Wasserkraftanlagen zu investieren. Wenn auch Sie in eine nachhaltige Zukunft investieren möchten, dann wählen Sie einen Stromtarif von Shell Energy. Nutzen Sie direkt unseren Tarifrechner, um das für Sie beste Angebot zu finden.
