Wasserkraftwerk

Ein Wasserkraftwerk wandelt Lageenergie von Wasser in elektrischen Strom um. Verschiedene Typen sind Laufwasserkraftwerk – es nutzt die Fließbewegung von Flüssen – und Stauwasserkraftwerk – es nutzt den Abfluss von Wasser aus einem künstlich gestauten Becken oder See, eine wichtige Unterart ist das Pumpspeicherkraftwerk. Wasserkraftwerke im weiteren Sinn sind auch Gezeitenkraftwerk und Meeresströmungskraftwerk, die die kontinuierliche Bewegung von Meerwasser nutzen.

Der Bau eines Wasserkraftwerks bedeutet eine große Investition. Dafür ist der Energieträger Wasser günstig. Deshalb sind Wasserkraftwerke auf lange Laufzeit ausgelegt.

Wasserkraftwerke haben sehr unterschiedliche Leistungsfähigkeiten. Einige gehören zu den größten Kraftwerken überhaupt. Das Wasserkraftwerk am umstrittenen chinesische Drei-Schluchten-Damm am Jangtse ist seit 2009 mit einer Gesamtleistung von 18 GW (18.000 MW) das größte Kraftwerk der Welt, gefolgt vom Wasserkraftwerk Itaipu zwischen Paraguay und Brasilien.

Weltweit werden etwa 16 Prozent des Strombedarfs aus der Wasserkraft bedient, damit übertrifft Wasserkraft sogar knapp die Kernkraft (15 Prozent). In Deutschland liegt der Anteil nur bei 3,2 Prozent des jährlich verbrauchten Stroms.

Wie funktionieren ein Wasserkraftwerk?

Das grundlegende Prinzip eines Wasserkraftwerks ist einfach: Wie seit Jahrhunderten die Räder von Wassermühlen, werden heute moderne Turbinen durch die Bewegungsenergie von fließendem Wasser angetrieben. Die Turbinen geben ihre Bewegungsenergie an einen Generator weiter, der sie in Strom umwandelt.

Wasserkraftwerke unterscheiden sich danach, wie dieses Wasser seine Bewegungsenergie erhält – auf natürlichem Weg wie in Laufwasser-, Meeresströmungs- oder Gezeitenkraftwerken oder künstlich in Stauwerken und Pumpspeicherkraftwerken. Stauwerke nutzen die Lageenergie von in einem Stausee gespeichertem Wasser, das kontrolliert durch Röhren abwärts geführt wird. Stauwerke haben gewöhnlich eine höhere Leistung als Laufwasserkraftwerke.

Vor- und Nachteile auf einen Blick

Vorteile

• Wasserkraft gilt als nicht versiegende erneuerbare Energien und bei Befürwortern als umweltfreundlich.

• Strom aus Wasserkraft fließt kontinuierlich, ist damit grundlastfähig.

• Strom aus Wasserpumpspeichern lässt sich nach Bedarf regeln und Überschussstrom dadurch „speichern“.

• Wasserkraft gilt in Deutschland als weitgehend ausgereizt und ohne großes Wachstumspotenzial: An jedem größeren Fluss stehen bereits ein oder mehrere Kraftwerke.

• Internationale Großprojekte wie etwa der berühmte Drei-Schluchten-Damm führen oft zu starken sozialen Spannungen. Sie erfordern Umsiedlungen von Menschen in gigantischem Ausmaß und die Überflutung mehrerer Städte. In jedem Fall führt das Aufstauen des Wassers bei Stauseen zu einer Belegung von teilweise großen Flächen, die somit nicht mehr anderweitig genutzt werden können.

• Besonders Laufwasserkraftwerke verändern das Fließverhalten des Flusses und greifen in sensible Lebensräume von Fischen und Wasserpflanzen ein. Fischpopulationen werden etwa durch ein Flusswasserkraftwerk getrennt. Auch der Grundwasserhaushalt kann durch ein Wasserkraftwerk gestört werden.

Strom aus Wasserkraft beinhaltet ein Paradox: Er gilt als in Deutschland förderungswürdige erneuerbare Energie und klimafreundlich, dennoch ziehen gerade internationale Großprojekte weltweiten Protest auf sich. Eine Frage des (Aus-)Maßes und des Umgangs mit den ökologischen und sozialen Problemseiten der Technik.

Wasserkraftwerke gelten wegen ihrer Monumentalität besonders in Schwellenländern als nationale Errungenschaften – das Wappen Nordkoreas bildet ein Wasserkraftwerk mit Strommasten ab, auf der 100 Som – Banknote Kirgistans ist der Toktogul, der wohl tiefste Stausee der Welt, dargestellt.

Die Oberfläche des Stausees Itaipu beträgt fast das Dreifache der Oberfläche des Bodensees. Die Staumauer ist 196 Meter hoch. Zum Vergleich: Der Brocken im Harz hebt sich ca. 500 Höhenmeter aus seiner Umgebung ab.

Für den chinesischen Drei-Schluchten-Damm, einen der größten Staudämme der Welt, wurden 13 Städte überflutet. Nach Schätzungen mussten ca. eineinhalb Millionen Menschen umgesiedelt werden. Zur Verteilung seiner elektrischen Energie wurden über 9000 Kilometer Stromleitungen verlegt – das entspricht beinahe dem Durchmesser der Erde. 

Bei der Anlegung von Stauseen werden beim ersten Aufstauen oft große Mengen von Bäumen und Pflanzen überflutet, die dann unter Wasser bei der Verrottung große Menge klimaschädlichen Methans produzieren. Zur klimafreundlichen Inbetriebnahme eines Stausees müsste daher der Stauraum vor dem Aufstauen geräumt werden, was in ärmeren Ländern aber oft aus Aufwandsgründen unterlassen wird.

Wasserkraftwerke aus Nutzersicht

In Deutschland stammen etwa 3-4% des erzeugten Stroms aus Wasserkraft. Viele bergige Länder wie Norwegen (über 80%), Brasilien (80%) und Österreich (60%) bestreiten aus ihr einen Großteil ihres Strombedarfs.

Die UNESCO-Weltkulturerbestätte Hasankeyf, eine antike Stadt der Hethiter im Südosten der Türkei ist akut von Überflutung durch den geplanten Ilisu-Stausee bedroht.

In Deutschland bekämpfte der Umweltverband NABU bereits einzelne Projekte von Wasserkraftwerken (vor allem geplante Pumpspeicherkraftwerke mit künstlichen Staubecken). Die internationale NGO International Rivers Network arbeitet zum Schutz von Flüssen und ihren ökologischen und sozialen Strukturen. Sie leistet auch Aufklärungsarbeit zu den Auswirkungen von Großstaudämmen weltweit.

Verknüpfung zum Spiel

Im Spiel kannst du Wasserkraftwerke an Flüsse bauen, die möglichen Orte für Wasserkraftwerke sind dabei begrenzt. Die Leistung dieser Kraftwerke ist konstant, hängt also nicht von den natürlichen Gegebenheiten in Energetika ab. Ein Wasserkraftwerk hat eher hohe Investitionskosten bei ziemlich niedrigen Betriebskosten. Ein Wasserkraftwerk stößt auf wenig Ablehnung und emittiert kein CO₂ im laufenden Betrieb.

Weiterführende Links

Arbeitsgemeinschaft Wasserkraftwerke in Deutschland:
http://www.wasserkraft.org/