Wie kann Strom aus Wasser produziert werden? Ein Wasserkraftwerk ist die Antwort auf die Frage und setzt Turbinen sowie Generator ein, um die Energie des Wassers zu nutzen bzw. umzuwandeln.
Inhaltsverzeichnis: Das erwartet Sie in diesem Artikel
Großes Wunder Wasserkraftwerk: Umwandlung der Wasserenergie in Strom
Um Strom aus Wasser herstellen zu können, braucht es ein Wasserwerk. Die Idee dahinter ist nicht neu, denn schon früher setzte man Wasserräder in Flüsse ein, um damit eine Mühle oder ein Sägewerk antreiben zu können. Heute wird daraus Strom produziert, was vor allem klimaschonend und CO2-neutral möglich ist.
Wie wird aus Wasser Strom?
Um zu verstehen, wie ein Wasserkraftwerk funktioniert, ist es wichtig zu wissen, dass Wasser kinetische Energie besitzt. Diese wird mithilfe von Turbinen an Flüssen oder Staudämmen in elektrische Energie umgewandelt. Die eigentliche Umwandlung nimmt ein Generator vor.
Im Kraftwerk wird das Wasser zuerst aufgestaut, was durch eine Talsperre oder eine Mauer möglich ist. Das aufgestaute Wasser liegt dann höher. Über ein Gefälle wird das Wasser auf Turbinen geleitet, auch Wasserräder sind im Einsatz. Diese Turbinen treiben ein Getriebe an, wobei dieses Getriebe heutzutage ein elektrischer Generator ist.
Nun wird die Bewegungsenergie des Wassers zu Strom. Der so erzeugte Strom kann in das Stromnetz eingespeist werden, wofür das Kraftwerk an ein Umspannwerk gekoppelt ist.
Das folgende Video zeigt noch einmal genau, wie ein Wasserkraftwerk arbeitet:
Video: Aus Wasserkraft Strom produzieren.
Verschiedene Arten der Wasserkraftwerke
Es gibt nicht nur das eine Kraftwerk, sondern verschiedene Arten von Wasserkraftwerken.
Dabei arbeitet jedes davon unterschiedlich:
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Laufwasserkraftwerk
Dieses Wasserkraftwerk nutzt die Fließbewegung der Flüsse und überträgt die Energie des Wassers auf eine Turbine. Diese leitet die Energie an den Generator weiter, das Kraftwerk kann 24 Stunden am Tag betrieben werden. Es ist nicht regulierbar.
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Gezeitenkraftwerk
Gezeitenkraftwerke sind an Meeresarmen zu finden und funktionieren ähnlich wie Laufkraftwerke. Sie nutzen die Bewegung, die bei Ebbe und Flut entsteht, die Turbinen können in beide Richtungen betrieben werden. Je größer die Unterschiede zwischen den Gezeiten, desto höher die Stromproduktion.
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Speicherkraftwerk
Speicherkraftwerke arbeiten mit in Becken oder im See gestauten Wasser und können gut reguliert werden. Hier werden nach Bedarf Röhren für den Wasserdurchfluss und zur Stromproduktion geöffnet. Solche Kraftwerke werden vor allem bei einem erhöhten Strombedarf eingesetzt.
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Pumpspeicherkraftwerk
Sie arbeiten ähnlich wie Speicherkraftwerke und werden in Zeiten erhöhten Strombedarfs eingesetzt. Das Wasser wird aus einem niedrigeren See nach oben gepumpt und kann dann durch die Turbinen geleitet werden.
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Wellenkraftwerke
Dieses Wasserkraftwerk steht auf dem Meer und nutzt die Energie der Wellen. Es befindet sich noch in der Erprobung und es werden unterschiedliche Möglichkeiten zur Stromerzeugung getestet.
Es gibt nicht nur das eine Kraftwerk, sondern verschiedene Arten von Wasserkraftwerken. ( Foto: Shutterstock-Fabian Junge )
Vor- und Nachteile der Wasserkraftwerke
Es ist ein unschlagbarer Vorteil, den Strom, den die Menschen verbrauchen, aus erneuerbaren Energiequellen zu produzieren.
Dazu kommen weitere Vorteile, die durch ein Wasserkraftwerk selbstverständlich sind:
- keine Schwankungen oder Abhängigkeiten (mit Ausnahme von Dürren)
- niedriger CO2-Ausstoß
- Schutz vor Hochwasser
- Stauseen können Trinkwasserspeicher sein
Doch auch ein Wasserkraftwerk kann Nachteile haben:
- Veränderung der Fließgeschwindigkeit der Gewässer
- Eingriff in das Ökosystem Fluss oder See
- Erzeugung einer ökologischen Barriere
- Zerstörung von natürlichen Lebensräumen
Sicher ist der Nutzen, den ein Wasserkraftwerk hat, unbestritten. Doch angesichts der Nachteile verblasst dieser ein wenig: Als die Drei-Schluchten-Talsperre in Pinyin (China) gebaut wurde, mussten rund 1,5 Mio. Menschen umgesiedelt werden, Flora und Fauna wurden an der Stelle unwiderruflich zerstört.
In Deutschland gibt es momentan rund 7.300 Wasserkraftanlagen, die zusammen eine installierte Leistung von rund 5.6000 MW erbringen. ( Foto: Shutterstock-_gokturk_06 )
Rekorde bei Wasserkraftwerken
Die größten Wasserkraftwerke in Deutschland
In Deutschland gibt es momentan rund 7.300 Wasserkraftanlagen, die zusammen eine installierte Leistung von rund 5.6000 MW erbringen. Rund 6.900 dieser Anlagen sind Kleinwasserkraftanlagen und bringen nur eine Leistung von weniger als 1 KW. Ihr Anteil an der Stromproduktion beträgt gerade einmal 14 Prozent. Am gesamten Stromverbrauch in Deutschland haben die Wasserkraftwerke einen Anteil von 3,5 Prozent.
Ein Problem sind hier vor allem die unbeständigen und immer geringer werdenden Niederschlagsmengen, denn damit unterliegt die Stromproduktion starken Schwankungen.
Die größten Wasserkraftwerke in Deutschland sind:
- Pumpspeicherwerk Goldisthal (Leistung 1060 MW)
- Pumpspeicherwerk Markersbach (Leistung 1050 MW)
- Kavernenkraftwerk Wehr (Leistung 910 MW)
- Kavernenkraftwerk Waldeck II (Leistung 480 MW)
- Kavernenkraftwerk Bad Säckingen (Leistung 360 MW)
Deutschland liegt mit seiner Produktion an Strom aus Wasserkraft an vierter Stelle innerhalb Europas, wie die folgende Tabelle zeigt:
| Land | Stromerzeugung aus Wasserkraft (GWh, 2013) |
|---|---|
| Norwegen | 128.477 GWh |
| Frankreich | 70.489 GWh |
| Schweden | 61.361 GWh |
| Italien | 52.773 GWh |
| Österreich | 41.977 GWh |
| Schweiz | 39.308 GWh |
| Spanien | 36.780 GWh |
| Jugoslawien | 24.637 GWh |
| Deutschland | 22.998 GWh |
| Rumänien | 14.957 GWh |
Es ist ein unschlagbarer Vorteil, den Strom, den die Menschen verbrauchen, aus erneuerbaren Energiequellen zu produzieren. ( Foto: Shutterstock- Roman Zaiets )
Die größten Wasserkraftwerke der Welt
Das größte Wasserkraftwerk der Welt ist Drei Schluchten in China, die Leistung beträgt rund 22.500 MW. Darauf folgen Baihetan (ebenfalls China), Itaipú (Brasilien, Xiluodu (China) und Turuchansk (Russland). Die folgende Tabelle zeigt noch einmal genau die großen Wasserkraftproduzenten mit der jeweiligen Leistung:
| Name des Kraftwerks | Leistung in MW | Fertigstellung | In welchem Land liegt das Wasserkraftwerk? | An welchem Fluss steht das Kraftwerk? |
|---|---|---|---|---|
| Drei Schluchten | 22.500 MW | 2008 | Volksrepublik China | Jangtsekiang |
| Baihetan | 16.000 MW | geplant 2021 | Volksrepublik China | Jangtsekiang |
| Itaipú | 14.000 MW | 1983 | Brasilien, Paraguay | Río Paraná |
| Xiluodu | 13.860 MW | 2014 | Volksrepublik China | Jangtsekiang |
| Turuchansk | 12.000 MW | in Planung | Russland | Untere Tunguska |
| Belo Monte | 11.233 MW | 2019 | Brasilien | Xingu |
| Guri (Simón Bolívar) | 10.235 MW | 1986 | Venezuela | Río Caroní |
| Wudongde | 8.700 MW | geplant 2020 | Volksrepublik China | Jangtsekiang |
| Tucuruí | 8.370 MW | 1984 | Brasilien | Rio Tocantins |
| Tasang | 7.110 MW | Bau 2016 gestoppt[1] | Myanmar | Saluen |
| Grand Coulee | 6.809 MW | 1942 | USA | Columbia River |
| Grand Ethiopian Renaissance | 6.450 MW | geplant 2022[2] | Äthiopien | Blauer Nil |
| Xiangjiaba | 6.448 MW | 2014 | Volksrepublik China | Jangtsekiang |
| Longtan | 6.426 MW | 2009 | Volksrepublik China | Hongshui He |
| Sajano-Schuschensker Stausee | 6.400 MW | 1985 | Russland | Jenissei |
| Krasnojarsk | 6.000 MW | 1972 | Russland | Jenissei |
| Nuozhadu | 5.850 MW | 2014 | Volksrepublik China | Mekong |
| Robert-Bourassa | 5.616 MW | 1978 | Kanada | La Grande Rivière |
| Churchill Falls | 5.428 MW | 1971 | Kanada | Churchill River |
| Jinping II | 4.800 MW | 2014 | Volksrepublik China | Yalong Jiang |
Andere Quellen als diese Tabelle nennen auch Tucurui als großes Wasserkraftwerk. Dieses befindet sich im Nordosten Brasiliens und liefert eine Nennleistung von 8,37 Gigawatt. Damit ist Tucurui das zweitgrößte Wasserkraftwerk des Landes.
Auch Venezuela kann punkten und betreibt das Wasserkraftwerk Guri mit 8,85 Gigawatt Leistung. Es gehört zu den größten der Welt und staut den Fluss Rio Caroni. Der Bau des Kraftwerks begann schon im Jahr 1963, die aktuelle Leistung wurde aber erst 1986 erreicht.
Am beeindruckendsten ist sicherlich Drei Schluchten in China, wo das Wasser, wie der Name schon sagt, durch drei Schluchten gestaut wird.
Um aus Wasser Energie zu gewinnen, ist ein Wasserkraftwerk nötig. Dort kann die kinetische Energie des Wassers zur Erzeugung von Strom eingesetzt werden. ( Foto: Shutterstock-_Vadim Lukin)
Häufig gestellte Fragen zum Wasserkraftwerk
Wie wird aus Wasser Energie?
Um aus Wasser Energie zu gewinnen, ist ein Wasserkraftwerk nötig. Dort kann die kinetische Energie des Wassers zur Erzeugung von Strom eingesetzt werden. Dabei setzt das Wasser eine Turbine in Gang, diese wiederum treibt durch ihre eigene Bewegung einen Generator an. Dieser Generator erzeugt den Strom, der dann weiter verteilt wird.
Welche Energieform hat Wasser?
Wasser hat eine kinetische Energie, das heißt, eine Bewegungsenergie. Diese wird zur Stromerzeugung ausgenutzt und kann umgewandelt werden. Kinetische Energie wird damit zur elektrischen Energie.
Wie effizient sind Wasserkraftwerke?
Wasserkraftwerke arbeiten überaus effizient und erreichen einen Wirkungsgrad. Zwischen 75 und 90 Prozent der kinetischen Energie des Wassers können in elektrische Energie und damit in Strom umgewandelt werden.
Wie viel Strom erzeugt ein Wasserkraftwerk?
Die Wasserkraftwerke in Deutschland erzeugen pro Jahr etwa 95 Millionen Kilowattstunden an Strom. Damit lassen sich bei einem durchschnittlichen Verbrauch von 3.500 kWh/Jahr rund 27.000 Haushalte versorgen.
