Wasserkraft


Wasserkraft wurde nach historischen Aufzeichnungen erstmals in Griechenland 300 v. Chr. benutzt. Mit ihr wurden über Jahrhunderte traditionell Mühlen und Pumpen betrieben. Wasserkraft konnte jedoch nicht gespeichert und nur schlecht transportiert werden, so dass sie immer am Entstehungsort genutzt werden musste. Mit dem Beginn der industriellen Entwicklung wurden die Energieerzeugungs- und Verteilungssysteme jedoch ausgefeilter, so dass z.B. die im 17. Jh. errichtete Versailler Brunnenanlage mit einer Wasserkraftleistung von ca. 56 kW betrieben wurde. Mit der Erfindung der Turbine wurde auch die Nutzung der Wasserkraft effizienter, die von ca. 20% ausgehend bis Mitte des 19. Jahrhundert einen Wirkungsgrad von 60-70 % erreichte. Moderne Francis- oder Kaplanturbinen erreichen heute einen Wirkungsgrad bis zu 95 % [Fritz und Henry 1984].

Die Nutzung der Wasserkraft ist heutzutage weitverbreitet. Nach der Biomasse ist sie weltweit gesehen die derzeit wichtigste erneuerbare Energiequelle, da ca. 18% des weltweit erzeugten Stroms aus Wasserkraftwerken stammt [BMU 2002, S.36]. Länder mit hohem Anteil an Wasserkraft bei der Stromerzeugung sind diejenigen mit Gebirgsregionen, wo Wasser mit hoher Strömungsgeschwindigkeit, großen Höhendifferenzen und guten Speichermöglichkeiten in engen Tälern zur Verfügung steht. In Europa sind dies Norwegen, das über 90% seiner elektrischen Energie aus Wasserkraft gewinnt, Österreich (72%) und die Schweiz (70 %). In der Bundesrepublik betrug die installierte Leistung in 2003 ca. 4.620 MW [BMU 2004, Umweltpolitik..., S.13]. Der Anteil Wasserkraft an der Stromproduktion belief sich somit auf ca. 3,5 %. [BMU 2004, Umweltpolitik..., S.12]. Ihr Anteil an den Erneuerbaren Energien betrug ca. 18 % [ebd. S.12]. Die Kosten für die Produktion einer Kilowattstunde lagen in Großanlagen zwischen 3 und 10 Cent [BMU 2004, Erneuerbare..., S.30]. Damit ist die Wasserkraft eine der kostengünstigsten Möglichkeiten zur Produktion von Strom.

Bei der Nutzung der Wasserkraft wird zwischen Laufwasserkraftwerken, die in Flüssen angelegt und Speicherwasserkraftwerken, die mittels Staudämmen große Wassermengen aufspeichern, unterschieden. Laufwasserkraftwerke werden an Strömen errichtet, wo die große Wassermenge die vergleichsweise geringe Fallhöhe ausgleicht. Speicherkraftwerke werden z.B. an Talsperren errichtet, wo sich aufgrund der großen Höhenunterschiede ein hoher Druck aufbaut und je Liter Wasser wesentlich mehr Energie gewonnen werden kann. In großen Speicherkraftwerken werden heutzutage Gesamtwirkungsgrade von bis zu 95 % erreicht, während bei Kleinanlagen nur von 70 % ausgegangen werden kann. Die Leistung von Wasserkraftwerken reicht von einigen kW für Inselversorgungen im Hochgebirge über einige MW zur Netzunterstützung bis zu großen Speicher- und Laufwasserkraftwerken bis in den GW-Bereich.

Weitere Möglichkeiten zur Nutzung der Wasserkraft sind Strömungs-, Gezeiten- und Wellen- kraftwerke. Gezeitenkraftwerke finden sich in steilen Küstengebieten mit hohem Tidenhub z.B. in Frankreich oder England. Strömungsturbinen, die durch Flutbewegungen oder eine Meeresströmung angetrieben werden, sind derzeit ebenso wie Wellenkraftwerke, die die Hubbewegung der Wellen in Strom umsetzen, in der Erprobung. Derartige Kraftwerke könnten erst mittelfristig ein Baustein für eine nachhaltige Energieversorgung spielen.

In Mitteleuropa und insbesondere in Deutschland ist in weiten Bereichen die großtechnische Nutzung der Wasserkraft ausgereizt. Nur für Kleinwasserkraftwerke besteht in Deutschland noch ein Ausbaupotential, welches auf 500 bis 800 MW für die nächsten Jahre geschätzt wird [BMU 2002, S.36]. Wo ein weiterer Ausbau von Großanlagen technisch möglich wäre, würde er große Eingriffe in Natur und Landschaft bedeuten und/oder eine unvertretbare Konkurrenz mit anderen Nutzungen der betroffenen Gewässer oder des zu überschwemmenden Landes bedeuten.



Informations- und Unterrichtsmaterialien für Lehrkräfte und Schüler zum Thema Wasserkraft


Nr. und Titel I-Mat Lehrer I-Mat Schüler U-Mat Lehrer U-Mat Schüler
Nr. 23: Erneuerbare Energien - 7 Kurzfilme (Video) X
Nr. 51: Lehrerinformationen Wasserkraft (Faltblatt) X X


Erläuterung
  • I-Mat = Informationsmaterialien
  • U-Mat = Unterrichtsmaterialien
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  • Die Materialien werden in dem Download "Materialienliste Langfassung ausgewählter Materialien 20040914" auf der Startseite beschrieben


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