Wasserkraft - so funktioniert's

Während die Technik zur Wasserkraft recht einfach ist, besteht die Schwierigkeit darin, die Kraft des Wassers unter Kontrolle zu bringen. Der Bau von Wasserkraftwerken ist kostspielig, die Betriebskosten der Anlagen sind jedoch niedrig.

Der Anblick eines Wasserfalls lässt erahnen, wie viel Energie in einem Wasserstrom vorhanden ist. Um eine Naturkraft dieser Größenordnung nutzen zu können, sind fortschrittliche Ingenieurkunst und gigantische Bauanlagen erforderlich. Moderne Wasserkraftwerke verfügen über Dämme von bis zu hundert Metern, künstlich angelegte Seen und Turbinen, deren Gewicht mehrere hundert Tonnen betragen kann.

Riesige Auffangbecken als Energiespeicher

Durch Staudämme werden Auffangbecken geschaffen, die eine größere Fallhöhe ermöglichen und der Regulierung der Energieentnahme dienen. Das Prinzip besteht darin, das Wasser zu speichern und dann zu nutzen, wenn der Strombedarf am größten ist. Dabei wird das Wasser vom Auffangbecken durch Tunnel über eine Turbine auf eine niedrigere Ebene geleitet. Die Art der verwendeten Turbine richtet sich nach der Größe des Kraftwerkes, der Fallhöhe und anderen Rahmenbedingungen. Die gewöhnlichsten Turbinen sind Francis- und Kaplanturbinen, die vorwiegend in Wasserkraftwerken mit mittlerer Fallhöhe eingesetzt werden. Wasserkraftanlagen, die über eine größere Fallhöhe verfügen (z. B. in den Alpen und Norwegen), sind generell mit Peltonturbinen ausgestattet. Über einen Generator wird die Energie, die über die Drehbewegung der Turbinenwelle mechanisch erzeugt wird, in elektrische Energie umgewandelt. Ein Transformator erhöht die Stromspannung und die Elektrizität wird in das Stromnetz eingespeist.

Lange Lebensdauer und niedrige Betriebskosten

Der Bau von Wasserkraftwerken istkostspielig. Nach Inbetriebnahme des Kraftwerks ist Wasserkraft jedoch extrem preisgünstig. Die Anlagen sind fast vollständig automatisiert, es müssen keine Treibstoffe gekauft werden und die Wartungskosten sind gering. Darüber hinaus sind Wasserkraftwerke auf eine lange Lebensdauer ausgelegt. Die heutigen Anlagen, die zum größten Teil vor über 50 Jahren gebaut wurden, werden noch in vielen Jahren in Betrieb sein. Die Investitionskosten sind schnell amortisiert, sobald die Anlage Strom erzeugt.

 

Pumpspeicherwerk Goldisthal

Wasser - eine Ausgleichsenergie

Wasserkraftwerke können sowohl zum Grundlastbetrieb (die Strommenge, die jederzeit erforderlich ist) sowie als Ausgleichsenergie (erzeugter Strom, der schnell zur Nutzung freigestellt werden kann, um Schwankungen auszugleichen) eingesetzt werden.

Eine Schwierigkeit der Elektrizitätsversorgung besteht darin, dass Strom nicht in großem Umfang gespeichert werden kann. Bei Wasser ist dies jedoch ohne Weiteres möglich. Als riesige „Batterien" dienen dazu Wasserauffangbecken, die sich in der Nähe der Wasserkraftwerke befinden. Die Energie kann hier zu den Zeiten im Jahr gespeichert werden, in denen die Wasserzuflüsse hoch und der Strombedarf niedrig ist. Sobald die Nachfrage steigt, steht die Energie zur Nutzung zur Verfügung.

Schnelle Bereitstellung von Output

Wasserkraft zeichnet sich vor allem dadurch aus, dass viel Strom erzeugt wird, sobald das Wasser freigesetzt wird. Im Gegensatz zu anderen Energieträgern ist Wasserkraft weder wetter- noch windabhängig und kann ohne lange und komplizierte Anlaufprozesse Energie erzeugen. Die Stromerzeugung durch Wasserkraft kann zum Beispiel erhöht werden, um Lieferengpässe bei Windkraft und anderen Energieträgern, die nicht direkt gesteuert werden können, oder bei Kern- und Kohlekraftwerken, deren Inbetriebnahme langwieriger ist, auszugleichen.