Wasser Kraftwerke

 

Wie funktioniert eine Wasserkraftanlage?

Die Strömungsenergie vom Wasser wird in jedem Wasserkraftwerk genutzt um elektrische Energie umzuwandeln. Bei allen Arten von Wasserkraftwerken wird das Wasser in einem Fluss von einem Wehr aufgestaut, womit sich ein kleiner Stausee bildet. Durch den Höhenunterschied gelangt das Wasser durch Rohrleitungen oder Kanäle zu den Turbinen. Turbinen sind Maschinen und sehen aus wie große Wasserräder. Diese Räder sind mit einem Motor (Transformator und Generator) verbunden. Durch das drehen der Turbinen wird nun die Bewegungsenergie in Strom umgewandelt. Danach gelangt das Wasser in die Generatoren der Kraftwerke um den Strom zu erzeugen. Durch die Energieumwandlung geht sehr wenig Energie verloren, hat deshalb einen hohen Wirkungsgrad. Das tolle an dieser Methode ist, dass keinerlei Schadstoffe freigesetzt werden. Hat das Wasser den Weg durch die Turbinen durchlaufen, landet es wieder in seinem ursprünglichen Flussbett zurück. Man unterscheidet verschiedene Typen von Wasserkraftwerken:

1. Laufwasserkraftwerke

2. Pumpspeicherkraftwerke

3. Speicherkraftwerke

4. Gezeitenkraftwerke

5. Gletscherkraftwerke

6. Wellenkraftwerke

8.000 Wasserkraftwerke sind im Moment in Deutschland in betrieb. Für über 6 Millionen Haushalte wird Strom erzeugt mit insgesamt 5.000 Megawatt. Damit werden schon 3,5% des gesamten Bedarfs abgedeckt. In der Zukunft sollen noch 2.000 Megawatt Strom hinzukommen.

Die einfachste Art von Wasserkraftwerken ist das Laufwasserwerk. Meist sind es Wasserräder an Kanälen oder Flüssen. Sie liefern ständig Strom ins Netz, da sie immer am laufen sind. Durch die Wassergeschwindigkeit wird das Rad angetrieben. Man kann den Druck erhöhen, indem man die natürlichen Widerstände in den Flüssen verkleinert. Die Erosion nimmt ab durch Flussbegradigungen. Durch ein Gefälle kann auch ein Druck entstehen, indem das Wasser z. B. über eine lange Strecke den Berg hinabfließt. Dadurch, dass man die Geschwindigkeit des Rades nicht regulieren kann, entsteht ein Nachteil.

Zur Erhaltung der Netzfrequenz, Stabilisierung des Netzes und als Reservewerk, dient das Pumpspeicherkraftwerk . Es besteht aus einem höheren und einem niedrigeren gelegenen Wasserbecken. Tagsüber bei hohem Stromverbrauch, wird das Wasser durch die Turbinen und Generatoren nach unten in das niedrigere Becken gelassen. Mit dem billigen Strom in der Nacht, wird das Wasser wieder nach oben gepumpt. Die Turbinen dienen hier als Pumpen. Das Kosten-/Nutzen-Verhältnis stimmt leider noch nicht überein und ist somit eines der größten Nachteile.

Mit einem Stausee wird das Speicherkraftwerk betrieben. Es gibt Tagesspeicher, Monatsspeicher und Jahresspeicher. Zu den Spitzenverbrauchszeiten des Stromes werden diese Wasserwerke eingesetzt. Durch die selbständige Regulierung kann man entscheiden, wieviel Energie zu welcher Zeit fließen soll. Man kann Hochwasser durch das Aufstauen regulieren, Bewässerungs- und Trinkwasser speichern, sowie für die Sicherheit der Schiffe den Abfluss regulieren.

Die doppelte Wasserkraft wird durch das Gezeitenkraftwerk genutzt. Zweimal wird das Wasser durch die Turbinen geleitet. Wenn bei der Flut der Wasserspiegel steigt, wird es zum ersten mal gefüllt und sinkt wieder, wenn bei Ebbe der Wasserspiegel sinkt. In der Stunde können somit 140 Megawatt Strom erzeugt werden. Lohnenswert ist das ganze nur bei großen Tiefenhüben.

Man spricht von einem Gletscherkraftwerk, in dem man das Schmelzwasser staut und die Turbinen dann die Generatoren in Betrieb setzen. Zur Stromgewinnung wird auch die zweit größte Eismasse der Welt in Grönland eingesetzt. Damit man auch im Winter genügend Wasser hat, wird bei einem Gletscherkraftwerk der Schmelzwassersee an seinem tiefsten Punkt angebohrt. Die Eisfläche des Sees gefriert weiterhin. Durch ein unter dem Eis liegenden Rohr wird dann das Wasser an die Küste geleitet. Dort erzeugt es den Strom in den Turbinen. Bisher ist in Grönland nur ein Kraftwerk gebaut worden. Man geht aber davon aus, dass man dort jährlich fast 10 Terawattstunden Strom gewinnen könnte.

Es soll sogar ein Wellenkraftwerk geben. Da dies aber sehr schwer zu bauen und zu kostenaufwendig ist, ist man davon abgekommen. Für diese Energiegewinnung soll die Kraft der Wellen genutzt werden. Auf voll automatisierten Plattformen müssten die Kraftwerke stehen. Da die Richtung und Stärke der Wellen sehr schwankt, ist es einfach zu kompliziert die Wellenenergie in elektrische Energie umzuwandeln. Doch die Entwicklung macht immer weitere Fortschritte.