Strom aus Wasserkraft

Die Power der Wasserkraft: Wie funktioniert sie und wofür kann man sie nutzen?

Wasser ist ein Träger von Energie. Es besitzt Kraft. Wie also funktioniert diese Wasserkraft? Und wofür kann man sie nutzen? Welche Vor- und Nachteile hat die Nutzung der Wasserkraft?

Wasserkraftanlagen wurden bereits während der frühen Hochkulturen in China, Ägypten, Mesopotamien und am Indus zur Bewässerung von landwirt- schaftlichen Ackerflächen oder zur Trinkwasserversorgung von Städten genutzt. Vom heutigen Standpunkt aus gesehen, handelte es sich dabei um nur sehr kleine Wasser-kraftanlagen, aber für die damalige Zeit, war die Nutzung der Wasserkraft eine große technische Entdeckung. Über die Jahrhunderte hinweg kamen diese Anlagen in immer mehr Bereichen - hauptsächlich in denen, wo mechanische Arbeiten verrichtet wurden - zur Anwendung.   Mit der Erfindung der Dampfmaschine wurden sie aus diesem Bereich jedoch langsam verdrängt. Nachdem die Wasserräder durch Turbinen ersetzt wurden, war es möglich, Flüsse und Wasser aus größerer Fallhöhe als Energiequelle zu nutzen. Aus diesem Grund war das beginnende Zeitalter der Elektrizität eng mit der Wasserkraftnutzung verbunden.   Bis in die 1980er Jahre wurden dann jedoch durch die Verwendung billiger fossiler Energien (z.B. Kohle) allein in Deutschland tausende Kleinanlagen still gelegt. Nur die großen Wasserkraftwerke wurden weiter betrieben.   Ab 1990 rentierte sich in Deutschland der Betrieb von Kleinanlagen wieder, da durch spezielle Förderprogramme der eingespeiste Strom aus erneuerbaren Energien höher vergütet wurde.   Wasserkraft ist die indirekte Nutzung der Sonnenenergie, da die Sonne als „Antrieb“ des Wasserkreislaufs (aus diesem Grund erneuerbare Energie) der Erde fungiert. Die Sonnenwärme lässt Wasser (vor allem über Ozeanen) verdunsten. Als Wasserdampf steigt es dann in die Atmosphäre auf und fällt nach ungefähr 10 Tagen auf die Erdoberfläche zurück. 10 Tage sind dabei der globale Durchschnitt. Auf diese Weise zirkuliert das Wasser innerhalb der Erdatmosphäre in einem Kreislaufsystem. Innerhalb dieses Systems ist jedoch nur der Niederschlag für die Wasserkraftnutzung von Bedeutung und zwar der Anteil an Niederschlag, der über Land in Gebieten mit einer gewissen Höhendifferenz zum Meeresspiegel fällt und in Bächen und Flüssen abfließt.
	Energiegewinnung mit Wasserkraft 1780
	Modernes Wasserkraftwerk

Das abfließende Wasser enthält zwei Formen von Energie, die genutzt werden. Zum einen enthält es die Bewegungsenergie (auch als kinetische Energie bekannt) durch das Fließen des Wassers. Und zum anderen enthält es, aufgrund der Fallhöhe, die Lageenergie (potenzielle Energie). Genau diese beiden Energieformen machen sich Wasserkraftwerke für die Stromproduktion zu Nutze.

Eine Klassifizierung dieser Art von Kraftwerken erfolgt nach verschiedenen Kriterien. Man unterscheidet in Laufwasser-, Speicher- (z.B. Talsperren), und Pumpspeicherkraftwerke, wenn die Betriebsart vordergründig betrachtet wird. In Niederdruck- (1-20m), Mitteldruck- (20-100m) und Hochdruck-Anlagen (über 100m) wird unterschieden, wenn nach der Fallhöhe des Wassers differenziert wird. Spricht man von Kleinkraft-, Mittelkraft- und Großkraftwerken, so wurden sie nach der jeweiligen Leistung, die sie erbringen, unterschieden. Dabei ist die elektrische Leistung einer Wasserkraftanlage vom Wirkungsgrad der Turbine und des Generators und der hydraulischen Leistung abhängig.

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Wasserkraftwerke dienen also der schadstofffreien Energiegewinnung und leisten damit einen Beitrag zum Klimaschutz. Bei ihrer Errichtung müssen jedoch die Vorteile gegen die problematischen Auswirkungen (Nachteile) abgewogen werden, weil sie in die Gewässerökologie eingreifen. Da Fließgewässer zentrale Bestandteile der Natur sind und die Lebensgrundlage für Flora und Fauna bilden, gilt es, sie besonders zu schützen. Mit der Errichtung eines Wasserkraftwerks würden Fische und andere Tiere in ihren Wanderungen behindert bzw. geschädigt werden. Die Verbindung zum Grundwasser wäre erschwert. Natürliche Hochwasser würden behindert werden, die beispielsweise für angrenzende Auenwälder wichtig wären. Neben der Entfernung des Zivilisationsmülls (positive Auswirkung) würde auch das für das Ökosystem wichtige Totholz und Laub aus dem Wasser entfernt werden (negative Auswirkung). Daher erfolgt im Laufe der einzelnen Genehmigungsverfahren eine ökologische Beurteilung, um annehmbare Kompromisse zwischen Wasserkraft und Naturschutz zu finden und die Ökobilanz zu verbessern. Vom ökologischen Standpunkt aus betrachtet wäre es also das Sinnvollste, bereits bestehende Anlagen zu modernisieren und zu reaktivieren.

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