Wenn aus Wasser Strom wird
Grundsätzlich gibt es zwei Arten der Stromgewinnung aus Wasserkraft: Laufkraftwerke und Speicherkraftwerke. Die Laufkraftwerke nutzen große Flüsse und sind ständig in Betrieb.
Strom aus Wasserkraft wird in Deutschland hauptsächlich mit Laufkraftwerken gewonnen, weil es einige große Flüsse gibt, aber keine großen Höhenunterschiede. Es hat also hauptsächlich geografische Gründe, dass es in Deutschland keine Mega-Stauseen gibt. Es werden auch insgesamt nur drei Prozent des Stroms aus Wasserkraft gewonnen.
Ganz anders sieht das in Ländern wie Brasilien, China, Indien, Österreich oder der Schweiz aus. Durch die Hochgebirge sind große Höhengefälle zwischen Stausee und Wasserwerk möglich. Dieses Höhengefälle nutzen die Speicherkraftwerke.
In Brasilien werden etwa 80 Prozent des gesamten Energiebedarfs durch Stauseen und ihre Speicherkraftwerke gedeckt. In Österreich und in der Schweiz sind es etwa 55 Prozent. Weltweit werden 17 Prozent, also knapp ein Fünftel, der Energie aus Wasserkraft gewonnen.
Rohre leiten das Wasser vom Walchensee in Turbinen
Vom Wasserrad zum Turbinenhaus
Wasserkraft wird zu Strom, wenn die potenzielle Bewegungsenergie des Wassers genutzt wird. Das geschieht, wenn fließendes oder fallendes Wasser auf ein Rad mit Schaufeln trifft und dieses Rad in Bewegung versetzt. Die Bewegungsenergie wird dann in mechanische Energie umgewandelt.
Viele Jahrhunderte lang wurde die Wasserkraft mithilfe von Wasserrädern genutzt, um zum Beispiel Mühlen mechanisch anzutreiben. Ende des 19. Jahrhunderts ersetzten schnell laufende Turbinen die gemächlich drehenden Wasserräder.
Die Erfindung der Turbine war revolutionär. Denn von nun an konnte die potenzielle Energie des Wassers nicht mehr nur in mechanische Energie umgewandelt werden, sondern gleich weiter in elektrische Energie. Durch die schneller und leichter laufenden Turbinen wurde auch tausendfach mehr Energie gewonnen als zuvor mit den Wasserrädern.
In einem der größten Staudamm-Wasserwerke der Welt, dem brasilianischen Itaipu Binacional, stehen gleich 20 Turbinen hintereinander und benötigen ein Turbinenhaus von einem Kilometer Länge.
Turbine im Wasserkraftwerk des Drei-Schluchten-Staudamms in China
Speicherkraft des Wassers
Je größer ein Stausee ist und je höher das Gefälle zwischen See und Wasserkraftwerk, desto mehr Energie kann gewonnen werden. Ein weiterer Vorteil ist die ständig zur Verfügung stehende Wasserenergie, die je nach Bedarf genutzt werden kann. Denn die Staumauer staut abfließendes Wasser zu einem See auf.
Bei Bedarf wird das Wasser durch Röhren abgelassen, fällt eine lange Strecke herunter und trifft dann auf Turbinen. Je nach Höhe der Staumauer beträgt die Fallhöhe 15 bis 300 Meter. Die Turbinenschaufeln werden durch das fallende Wasser angetrieben, drehen sich um eine Turbinenwelle und übertragen die so erzeugte mechanische Energie auf einen Generator. Der erzeugt durch sein Magnetfeld aus der mechanischen Energie elektrische Energie, also Strom.
Manche Speicherkraftwerke können überschüssig erzeugte Energie nutzen und das Wasser durch Pumpen sogar wieder hoch in den Stausee pumpen. Das sind sogenannte Pumpspeicherkraftwerke, von denen es einige in Deutschland gibt. Die größten sind Goldisthal in Thüringen und Mackersbach in Sachsen. Jedoch sind Pumpspeicherkraftwerke umstritten, weil die Energie zum Hochpumpen deutlich größer ist als die gewonnene Energie.
(Erstveröffentlichung: 2007. Letzte Aktualisierung: 02.06.2020)
Quelle: WDR
