Wasserkraftwerk
Ein Wasserkraftwerk oder Wasserkraftanlage ist ein Elektrizitätswerk, das die mechanische Energie des Wassers in elektrische Energie umwandelt und elektrischen Strom erzeugt. Damit wird die Wasserkraft für den Menschen nutzbar gemacht.
Funktionsweise
Das Wasser wird durch eine Turbine geleitet, wodurch die Schaufelräder der Turbine in Drehbewegung versetzt werden. Diese wird direkt oder über ein Getriebe an den Stromgenerator weiter geleitet.
Leistung
Die Leistung P ist abhängig vom Wasserdurchfluss Q und der Fallhöhe h sowie von den Wirkungsgraden der Wasserturbine, des Getriebes und des Generators.
Näherungsweise Berechnung:
P\left[kW\right] = Q\left[m^3 /s \right] \cdot h\left[ m\right] \cdot 7
Typen von Wasserkraftwerken
Einteilung nach Nutzgefälle
Das Nutzgefälle oder die Fallhöhe ist der Höhenunterschied zwischen dem Wasserspiegel oberhalb der Turbine (Oberwasser) und dem Wasserspiegel nach der Turbine (Unterwasser).
Fallhöhe: < 15m
Durchfluss: groß
Verwendung für: Grundlast
Turbinenarten: Kaplan-Turbine, Durchströmturbine
Bauarten: Flusskraftwerke, Gezeitenkraftwerke, Wellenkraftwerk
Fallhöhe: 15m – 50m
Durchfluss: mittel - groß
Verwendung für: Grundlast, Mittellast
Turbinenarten: Francis-Turbine, Kaplan-Turbine, Durchströmturbine
Bauarten: Flusskraftwerke, Speicherkraftwerke
Fallhöhe: 50m – 2000m
Durchfluss: gering
Verwendung für: Spitzenlast
Turbinenarten: Francis-Turbine, Pelton-Turbine
Bauarten: Speicherkraftwerke, Pumpspeicherkraftwerke, Kavernenkraftwerke
Einteilung nach Auslastung
Die erzeugte Strommenge (Regelarbeitsvermögen) ergibt im Verhältnis zur Nennleistung die Auslastung eines Kraftwerkes.
Auslastung: > 50 %
Bauarten:Flusskraftwerke, Gezeitenkraftwerke, Wellenkraftwerk
Auslastung: 30 - 50 %
Bauarten: Flusskraftwerke mit Schwellbetrieb, Speicherkraftwerke
Auslastung: < 30 %
Bauarten: Speicherkraftwerke, Pumpspeicherkraftwerke, Kavernenkraftwerke
Einteilung nach Bauart
Bei einem Laufwasserkraftwerk wird ein Fluss gestaut und mit dem abfließenden Wasser elektrischer Strom produziert.
Bei einem Speicherkraftwerk wird das Wasser über einen Zeitraum (mehrere Stunden bis mehrere Monate) gespeichert, um bei Bedarf wertvolle Spitzenenergie zu erzeugen.
Ein Pumpspeicherkraftwerk ist ein Speicherkraftwerk, bei dem mit überschüssigem Strom Wasser aus einer niedrigen Lage in einen höher gelegenen Stausee gepumpt wird.
Ein Kavernenkraftwerk verwendet künstlich geschaffene Hohlräume (Kavernen als Energiespeicher oder als Standort für Kraftwerkskomponenten.
Ein Gezeitenkraftwerk nutzt die Energie aus dem ständigen Wechsel von Ebbe und Flut.
In Wellenkraftwerken wird, im Unterschied zu einem Gezeitenkraftwerk, nicht der Tidenhub, sondern die Energie der kontinuierlichen Meereswellen selbst ausgenutzt.
Ein Meeresströmungskraftwerk nutzt die kinetische Energie von Meereströmungen.
Ein Gletscherkraftwerk nutzt die potenzielle Energie eines Schmelzwassersees.
Ökologische Auswirkung
Der Landschaftsverbrauch beim Anlegen von Wasserkraftwerken, insbesondere beim Bau von neuen Stauseen (Talsperre) oder Sperrwerken kann zu Konflikten führen, bei denen Nachteile und Vorteile, auch im Vergleich zu anderen Lösungen, im Einzelfall abgewogen werden müssen.
Mögliche Nachteile
- Umsiedlung der Bewohner
- ökologische Veränderungen, Beeinträchtigung von Natur und Landschaft, Zerstörung des natürlichen Fließgewässerregimes
- Überstauung und Zerstörung von Kulturgütern
- begrenzte potentielle Nutzungsdauer, da Stauseen (wie jeder Binnensee) verlanden, bzw. großer Erhaltungsaufwand
Mögliche Vorteile
- Erneuerbare Energieform in großem Maßstab (Einschränkung: Pumpspeicherkraftwerke)
- Keine Emissionen von Treibhausgasen (Einschränkung: Pumpspeicherkraftwerke, sowie Methanemissionen bei Stauseen, unter denen vor der Flutung die Vegetation nicht entfernt wurde (s. Tucuruí))
- Flussregulierung, Hochwasserschutz (Wasser wird in wasserreichen Zeiten zurückgehalten und dosiert abgegeben)
- verbesserte Schiffbarkeit von Flüssen
- Reinigung der Flüsse (Treibgut wird vom Rechen des Kraftwerkes zurückgehalten und entsorgt)
- Kühlung der Flüsse (die Energie, die das Kraftwerk dem Fluss entzieht, würde ohne das Kraftwerk zu verstärkter innerer Reibung und Erwärmung des Wassers führen)
- Bewässerung (Wasser steht auch in wasserarmen Zeiten zur Verfügung)
Siehe auch
- Liste der Kraftwerke
- Drei-Schluchten-Damm - ab 2009 größtes Kraftwerk der Welt
- Itaipú - bis 2009 größtes Kraftwerk der Welt
- Cabora-Bassa - größtes Kraftwerk Afrikas
- Hoover-Staudamm
- Kraftwerk am Eisernen Tor - größtes Kraftwerk Europas
- Grande Dixence - größtes Kraftwerk der Schweiz
- Pumpspeicherwerk Goldisthal - leistungsstärkstes Wasserkraftwerk Deutschlands
- Maltakraftwerke - Leistungsstärkstes Wasserkraftwerk Österreichs
- Südostanatolien-Projekt - Größtes regionales Entwicklungsprojekt der Türkei, welches 22 Staudämme und 19 Wasserkraftwerke und Bewässerungsanlagen umfasst.
Weblinks / Quellen
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