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Wasserkraft

Quelle unendlicher Energie

Wasserkraft: Quelle unendlicher Energie

Welche Wasserkraftwerke gibt es und wie sieht die Zukunft dieser Technologie aus?

 Rund 7.300 Wasserkraftwerke in Deutschland produzieren tagtäglich Strom. Insgesamt liegt die installierte Leitung bei 5.900 MW. Der Anteil der Wasserkraft an der gesamten Stromproduktion aus erneuerbaren Energien beträgt allerdings nur 8,3 %. 

Doch Experten prognostizieren der Wasserkraft eine zunehmend wichtigere Rolle bei der Gewinnung von grünem Strom, denn die Technologie ist noch lange nicht an ihren Grenzen angekommen.

Wie sind Wasserkraftwerke entstanden?

Wasserkraftwerke haben eine lange Tradition

Die Kraft des Wassers wird seit Jahrtausenden von den Menschen zur Energieproduktion genutzt. Möchte man wissen, wer die Wasserkraftwerke erfunden hat, muss man weit in die Geschichte rückwärts reisen.

 Archäologische Funde reichen bis zum Jahr 1200 Jahre v. Chr. zurück. Schon damals betrieben die Menschen in Mesopotamien künstliche Bewässerung mit Wasserschöpfrädern.Das Lied von der klappernden Mühle am rauschenden Bach kennen Sie sicherlich.

 Aber wussten Sie, dass die Wassermühle die ältestes bekannte, vom Menschen hergestellte Maschine ist? Sie wurde bereits von den alten Römern genutzt. Über viele Jahrhunderte hinweg war sie, neben der Windmühle, weit verbreitet, um Getreide zu Mehl zu mahlen. 

Moderne Wasserkraftanlagen produzieren kein Mehl mehr, sondern Strom und das auf eine sehr umweltfreundliche Art und Weise. Rund 15 Millionen Tonnen CO2 hat die Wasserkraft in Deutschland 2019 eingespart. Gleichzeitig liegt der Wirkungsgrad von Wasserkraftwerken mit 75 % bis 90 %, jenach eingesetzter Technologie, sehr hoch.

Überblick

Die Zukunft der erneuerbaren Energien liegt im Wasser

Während Windkraft und Solarenergie schon lange im Blickpunkt der Forschung liegen, birgt die Wasserkraft noch gigantisches Entwicklungspotenzial. Zum heutigen Stand sind von 7.300 Kraftwerken 6.900 mit einer Leistung unter 1 MW installiert. 

Echte Großkraftwerke gibt es nur wenige. Dabei hat Deutschland durchaus vor seinen Küsten Standorte, die aufgrund ihrer geografischen Eigenschaften sehr hohe Stromerträge versprechen.

Wo gibt es Wasserkraftwerke in Deutschland?

Wasserkraftwerke benötigen fließendes Wasser, logisch. Deswegen können sie nur in geografisch geeigneten Regionen errichtet werden. 

In Deutschland trifft das vor allem in den südlichen Regionen Bayern und Baden-Württemberg zu, in denen auf kurzer Strecke viele Höhenmeter überwunden werden. 

Stand 2018 waren in Bayern knapp 3.493 und in Baden-Württemberg 1.576 Wasserkraftwerke installiert. Auf den gesamten Rest von Deutschland entfielen 2.038, wobei im hohen Norden nur noch vereinzelte Anlagen zu finden sind.

Welche Wasserkraftwerke gibt es heute?

Es gibt unterschiedliche Technologien, die je nach Standort oder Einsatzzweck genutzt werden. 

Pumpspeicherkraftwerke dienen in erster Linie dazu, produzierten Strom zu speichern, während Laufwasserkraftwerke zur primären Energieerzeugung gebaut werden.

wasserkraft-Wasserkraftwerke

Wie funktioniert das Wasserkraftwerk? Wasser als Energiespeicher

Die größte Herausforderung der erneuerbaren Energien liegt ich ihrer wechselhaften Verfügbarkeit. 

Ob aus Sonne, Wind oder Wasser, die Stromproduktion richtet sich nach dem Wetter oder den Gezeiten. Dabei ergeben sich große Schwankungen mit Produktionsspitzen und -tälern. Um das Stromnetz zu schützen, müssten die Betreiber in den Peakphasen Strom ableiten und so wertvolle Energie verschwenden. 

Die bessere Alternative ist allerdings ihn zu speichern, um damit die Produktionstäler auszugleichen. Daher haben die Netzbetreiber in den letzten Jahren zunehmend in Stromspeicher investiert, wie zum Beispiel in Pumpwasserspeicherkraftwerke.

 Die Funktion ist recht einfach erklärt: Wird zu viel Strom produziert, pumpt man damit Wasser auf einen Berg in ein Sammelbecken. Wird der Strom anschließend benötigt, lässt man das Wasser den Berg wieder herunterlaufen und damit Turbinen zur Stromerzeugung antreiben. Pumpspeicherkraftwerke haben einen Wirkungsgrad von 75 % bis 80 %.

 

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Strom ganz nebenbei herstellen

Laufwasserkraft-werke: Strom ganz nebenbei herstellen

Laufwasserkraftwerke sitzen in der Strömung von Flüssen oder Bächen. Mit einem Wehr wird das Wasser aufgestaut und in Kanäle geleitet.

Hier werden Turbinen vom Durchfluss angetrieben und erzeugen dabei Strom. Laufwasserkraftwerke ohne Wehr nennt man Strömungskraftwerke. 

Zu ihnen zählen auch moderne In-Flow-Gezeitenkraftwerke, die vor den Küsten im großen Stil Strom produzieren. Während bei Staukraftwerken ein erheblicher Eingriff in die Natur vorgenommen wird, gelten Strömungskraftwerke als viel umweltfreundlicher.

Das Meer als unendlicher Energielieferant

Wenn wir die Nutzung erneuerbarer Energien weiter ausbauen möchten, dann sehen viele Experten die Nutzung der Meeresenergie als schnellsten und effektivsten Weg, um dieses Ziel zu erreichen. 

Die im Meer installierten Anlagen sind entweder Gezeiten- oder Wellenkraftwerke. Während Gezeitenkraftwerke die Kraft von Ebbe und Flut ausnutzen, funktionieren Wellenkraftwerke überall dort, wo starker Wellengang herrscht.

Lohnen sich Meereskraftwerke für Deutschland?

Je höher der Tidenhub, desto größer ist bei Gezeitenkraftwerken die Stromausbeute. 

Für Deutschland und seine weiten Wattlandschaften stellt das ein gutes Potenzial dar. Je nach Region beträgt der Tidenhub hier 2 bis 5 Meter. 

Damit ließe sich theoretisch einiges an Energie erzeugen. Wirklich genutzt werden weltweit allerdings erst wenige Meereskraftwerke. Viele Pilotprojekte wurden in der Vergangenheit eingestellt, weil sie einfach nicht rentabel waren. Neue und bessere Technik soll nun das wilde Meer zähmen und den Gezeiten- und Wellenkraftwerken endlich zum 

Durchbruch verhelfen. Allerdings steht die Forschung dazu noch am immer am Anfang.

Welche Vorteile und Nachteile haben Wasserkraftwerke?

Zweifelsohne gehören Wasserkraftwerke, durch ihren hohen Wirkungsgrad und der komplett abgasfreien Technologie zu den nachhaltigsten Formen der Energiegewinnung. 

Bei Gezeitenkraftwerken kommt noch hinzu, dass kaum eine andere erneuerbare Energie so präzise abläuft. Pünktlich alle 8 Stunden wechseln sich Ebbe und Flut ab und es gibt wenig Überraschungenbei der Stromausbeute. Aber die Technik birgt auch Nachteile. Alle Wasserkraftwerke werden in ein bestehendes Ökosystem gesetzt und haben zwangsläufig darauf Auswirkungen. Fische und andere Lebewesen müssen davor bewahrt werden in die Turbinen zu geraten. 

Ein Problem kann auch die Lautstärke der Wasserkraftwerke werden. Forscher beschäftigen sich aktuell mit dem Thema der Lärmverschmutzung und ob große Kraftwerke eventuell Fischschwärme umlenken könnten. Die Staudämme, die für Laufkraftwerke errichtet werden, stellen einen massiven Eingriff in die Natur dar. 

Ganze Täler werden für ihre Errichtung geflutet und alles was darin liegt zerstört. Und zu guter Letzt ist es natürlich schön, wenn man genau weiß, wie viel Strom alle 8 Stunden produziert wird. Allerdings muss dieser Strom zwischengespeichert werden. 

Das bedeutet, zusätzlich zu den Wasserkraftwerken, benötigt man geeignete Speichertechnik, die die CO2-Bilanz der Kraftwerke nach unten ziehen können.

Titel: Wasserkraft Quelle unendlicher Energie Erstellungsdatum: 1.2.2021

Die Zukunft liegt in großen Wasserkraftwerken

Um Wasserenergie, vor allem aus den Gezeiten und Wellen, im großen Stil intelligent zu nutzen, brauchen wir ein Smartgrid, dass den Strom sinnvoll verteilt, Technologie, die mit einem hohen Wirkungsgrad arbeitet und geeignete Speichertechnik. 

All diese Voraussetzungen haben wir in den letzten Jahren geschaffen. Vielleicht war die Zeit bislang einfach noch nicht reif, um die Energie aus dem Meer tatsächlich zu nutzen. 

Experten sagen der Wasserkraft ihre Sternstunde aber erst noch voraus, und dass wir nicht mehr allzu lang darauf warten müssen. Und tatsächlich gibt es derzeit einige vielversprechende Pilotprojekte, die sich mithilfe neuer Ansätze dem Thema Wasserkraftwerke annähern.