Strom aus Wasserkraft als bedeutende erneuerbare Energiequelle

By 3. Dezember 2018 Allgemein

Wenn von der globalen die Rede ist, wird Strom aus meist vernachlässigt – dabei hatte Wasser als älteste erneuerbare eine maßgebliche Rolle an der industriellen Revolution im 18. Jahrhundert. Im Verhältnis zur weltweiten Stromzufuhr beträgt der Anteil von Strom aus Wasserkraft beachtliche 17 Prozent. Auch in Deutschland hat die Nutzung von Wasserkraftwerken eine langjährige Geschichte. So gibt es knapp 7.600 , die laut einer Studie bereits 80 Prozent des gesamten Wasserkraftpotentials in Deutschland abdecken. Zur vollen Ausschöpfung eignen sich Modernisierungsansätze und Reaktivierungsmaßnahmen bestehender Anlagen. Denn sowohl auf Inlandsebene als auch auf internationaler Ebene wird der Wasserkraft Energie eine bedeutende Rolle beigemessen.

Kurz erklärt: Die Gewinnung von Strom aus Wasserkraft

Zum Einstieg in die Thematik sind folgende Fragen zu beantworten: Wie funktioniert die mit Wasserkraft eigentlich? Es gibt unterschiedlichste Erzeugungsmöglichkeiten und Lieferkonzepte für Strom und Gas. Aber wie ist es möglich, dass Länder wie Norwegen und Island ihren Strombedarf nahezu ausschließlich durch Strom aus Wasserkraft beziehen? Die Ursache der unterschiedlichen Stromerzeugungsmengen liegt in günstigen Landschaftsbedingungen. Dabei spielen Höhenunterschiede eine entscheidende Rolle: Denn je mehr Wasser von einem möglichst hohen Ausgangspunkt auf die Turbine trifft, desto höher ist die Energiegewinnung. Starke Gefälleunterschiede in nordeuropäischen Regionen verstehen sich dementsprechend als ideale Voraussetzung für Wasser als Energiequelle.

Die Gewinnung von Strom aus Wasserkraft beruht auf dem grundlegenden Prinzip der Umwandlung von mechanischer Energie in . Die am weitesten verbreitete Form der Stromgewinnung durch Wasserkraft sind Laufwasserkraftwerke. Die Strömung des fließenden Wassers setzt dabei Bewegungsenergie frei. Der dieser freigesetzten Energie lässt sich mithilfe von sogenannten Wehranlagen erhebliche steigern. Die Funktion der Wehranlagen liegt in der Erzeugung von Wasserstau, der auf eine möglichst große Höhendifferenz abzielt. Um das angestaute Wasser mit der höchstmöglichen Fallhöhe auf die Turbinen des Wasserwerks prallen zu lassen, wird das Wasser durch riesige Wasserrohre auf die Turbinen geleitet. Der Aufprall des Wassers setzt die in den Turbinen befindlichen Schaufelräder in Gang, die wiederum Generatoren antreiben. Die mechanische Energie des Schaufelrads lässt sich bei dem beschriebenen Prozess in Strom umwandeln und anschließend ins einspeisen.

Strom aus Wasserkraft als effizienteste Form der Energiegewinnung

Der Anteil von Wasserkraft an der gesamten Strommenge beträgt weltweit rund ein Sechstel. Als unendliche Ressource gehört die Wasserkraft zweifellos zu den effizientesten und gleichzeitig klimafreundlichsten Energieträgern. Verglichen zu allen existenten erneuerbaren und konventionellen Energiequellen, weisen Wasserkraftwerke dabei den mit Abstand höchsten Wirkungsgrad auf (ca. 85-95%). Hinzu kommt, dass der Betrieb von Wasserkraftwerken nahezu emissionsfrei abläuft und deshalb einen entscheidenden Beitrag zur nachhaltigen Entwicklung eines kohlenstoffarmen Energiesystems leistet.

Ein weiterer Schlüsselaspekt von Wasserkraftwerken ist die Fähigkeit der Energiespeicherung. Diese ermöglicht eine bedarfsgerechte Stromerzeugung. Hierfür werden große Wassermassen in einem Stausee aufgefangen. Ist im Stromnetz überschüssiger Strom, so fließt diese Energie in das sogenannte Pumpspeicherkraftwerk. Per Pumpantrieb wird das Wasser anschließend in den höher gelegenen Stausee befördert und dort gespeichert. Im umgekehrten Fall ist so eine unmittelbare Reaktion auf einen hohen Energiebedarf in Peakzeiten möglich. Dies geschieht, indem das angestaute Wasser flussabwärts ins Pumpspeicherkraftwerk geleitet wird und dort wiederum die Turbinen zum Zweck der Stromerzeugung antreibt. Grundsätzlich ist hervorzuheben, dass Strom aus Wasserkraft schnelle und flexible Reaktionen auf veränderte Marktgegebenheiten ermöglicht. Aus diesem Grund widmen sich auch große Energieversorger dem Betrieb von Wasserkraftanlagen. Beispielsweise schließt das Produktportfolio des Energieunternehmens Uniper, Strom aus Wasserkraft als grünes Produkt aus regenerativen Quellen als eine von vielen Säulen ein.

Optimierungsansätze für vorhandene Wasserkraftwerke in Deutschland

Schätzungen zu Folge ist das technische Potenzial von Wasserkraftwerken in Deutschland zu etwa 80 Prozent ausgelastet. Die Errichtung neuer Anlagen zur Steigerung der Zufuhr von Strom aus Wasserkraft sind nach aktuellem Ermessen keine Option, da diese einen enormen Eingriff in die Natur bedeuten.

Daher drehen sich die umweltverträglichen Optimierungsansätze eher um die Modernisierung bestehender Anlagen, um dadurch leistungssteigernde Effekte zu erzielen. Dabei ist zu prüfen, ob technische Optimierungen durch Ersatzteile den Wirkungsgrad weiter erhöhen können. Aufgrund der altersbedingten Abnutzung der Maschinen ist ein Austausch von wichtigen Bauteilen der Wasserkraftwerke nötig. Nachrüstungsmaßnahmen bieten in diesem Fall eine Möglichkeit zur Erweiterung des Nutzungsumfangs. Ein Beispiel hierfür wäre der Austausch oder die Erweiterung von bestehenden Turbinen, um das Potential in der Wasserkraft gänzlich auszuschöpfen.

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