Was ist Wasserkraft?

Ähnlich wie die Windenergie wird auch die Wasserkraft seit längerer Zeit in mechanische Energie umgewandelt (Mühlen, Säge- und Hammerwerke). Heutzutage wird die Wasserkraft hauptsächlich zur Erzeugung elektrischen Stroms verwendet. Durch Sonnenenergie wird Wasser erhitzt und verdunstet. Es bilden sich Wolken, die durch die kinetische Energie des Windes, transportiert werden und abregnen. Durch diesen Vorgang sammelt sich das Wasser im Boden, wo ein überwiegender Teil abgespeichert und in Form von kinetischer Energie über die Flüsse wieder abgeführt wird. Bei Wasserkraftwerken im Meer spielt auch die Anziehungskraft des Mondes und die Gezeitenbildung eine wichtige Rolle.

Alle Wasserkraftwerke beruhen auf dem Prinzip von Wasserrädern, die schon in der Antike zur Gewinnung mechanischer Energie verwendet wurden. Die kinetische Energie des Wassers treibt im Inneren des Kraftwerks eine Turbine an, die wiederum einen Generator antreibt. Dieser Generator wandelt die Energie anschließend in Strom um. Weltweit wird durch die Wasserkraft, nach der Nutzung von Biomasse, der größte Anteil an erneuerbarer Energie erzeugt. Dabei ist die Technologie für die Nutzung der Wasserkraft größtenteils eine bereits ausgereifte Technologie und eine Studie des Bundesamtes für Umwelt kommt zu dem Schluss, dass das nutzbare Potenzial der Wasserkraft weitestgehend ausgeschöpft ist und die Energie des Wassers keinen bedeutenden Teil zur Bruttostromerzeugung in Deutschland beitragen wird.

Kleinwasserkraftwerke, oder auch Mikrowasserkraftwerke, sind immer in Flüssen installiert und haben eine Leistung zwischen drei und zehn Kilowattstunden. Sie sind im Gegensatz zu den anderen Kraftwerken einfach zu produzieren und leicht zu montieren und haben vor allem in Flüssen mit ausreichender Strömungsgeschwindigkeit ein hohes Potenzial. Kleinwasserkraftwerke können privat gebaut und die Energie entweder selbst genutzt oder in das öffentliche Netz eingespeist werden. Allerdings ist es schwierig ein Kleinwasserkraftwerk wirtschaftlich zu betreiben, da es meistens eine sehr lange Amortisationszeit hat.

Speicherkraftwerke speichern, wie der Name schon verrät, die Energie des Wassers. Dafür nutzen diese Anlagen die hohe Speicherkapazität natürlicher Wasserquellen, wie Talsperren oder Bergseen. Speicherkraftwerke sind schon nach wenigen Minuten einsatzbereit und wandeln erst bei Bedarf die Wasserkraft in elektrischen Strom um. Das hat den Vorteil, dass Speicherkraftwerke schwarzstartfähig sind, d.h. sie können andere Kraftwerke bei einem totalen Stromausfall wieder hochfahren und in Schwachlastzeiten den elektrischen Strom als potenzielle Energie zwischenspeichern, um ihn in Spitzenlastzeiten wieder abzurufen.

Laufwasserkraftwerke nutzen die Strömung eines Flusses oder Kanals zur Stromerzeugung und befinden sich meistens an einem Gewässer mit einer hohen Fließgeschwindigkeit, einem großen Wasserdurchfluss und einem natürlichen oder künstlichen Gefälle. Sie können kein Wasser speichern und sind daher eher geeignet, den Grundbedarf an Strom in das öffentliche Stromnetz einzuspeisen. Die Anlagen werden aus wirtschaftlichen Gründen häufig in Verbindung mit Schleusen gebaut.

Wellenkraftwerke erzeugen Strom durch die Energie von Meereswellen. Dabei wird die komplette Energie der Wellenbewegung genutzt und durch die Bewegungsenergie der Wellen mit verschiedenen Verfahren in Strom umgewandelt.

Gezeitenkraftwerke nutzen den Tidenhub zur Stromerzeugung, also die Unterschiede bei Lage- und Bewegungsenergie des Wassers von Ebbe und Flut. Diese Anlagen werden in Buchten oder Flussmündungen errichtet, um die Wasserströmung, die durch die Gezeiten entsteht, komplett zu nutzen.