Wasserkraft-Quiz

Der Begriff Fallhöhe ist eine im Wasserbau allgemein übliche Bezeichnung für die Differenz zwischen Ober- und Unterwasser der Fallstufe eines Wehres, einer Schleuse oder eben eines Wasserkraftwerkes. Technisch ausgedrückt ist es die senkrechte Höhendifferenz zwischen den Bezugshorizonten, die für die Wasserkraftnutzung egal welcher Art wichtig sind. Bei einem Flusskraftwerk entspricht die Fallhöhe also der Höhendifferenz zwischen den Wasseroberflächen ober- und unterhalb des Kraftwerks

Pumpspeicherkraftwerke oder Pumpspeicherwerke pumpen in nachfrageschwachen Zeiten mit einem Überangebot an elektrischer Leistung im Stromnetz Wasser in höher gelegene Becken. Die so gespeicherte potentielle Energie wird dann in Zeiten mit hoher Stromnachfrage zur Stromproduktion genutzt. Solche Anlagen ermöglichen in Kombination mit anderen Kraftwerken, deren Leistung nicht regelbar ist, eine in der Summe gleichmäßigere Auslastung.

Der entscheidende Vorteil bei der Nutzung von Meeresströmungen ist ihre relative Gleichförmigkeit, so dass die Stromproduktion weit weniger wetterabhängig als die von Wind- oder Solarkraftwerken ist. Wegen der hohen Dichte des Wassers kommen Meeresströmungskraftwerke außerdem mit niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten aus und die Montage unterhalb der Wasseroberfläche sorgt dafür, dass die Landschaft nicht beeinträchtigt wird. Bau und Wartung sind dagegen technisch anspruchsvoll und teuer. Auch die Auswirkungen auf die Umwelt sind nicht zu unterschätzen, zumal die Anlagen Lärm produzieren, der sich unter Wasser weit ausbreitet. Bislang wurden weltweit nur wenige Meeresströmungskraftwerke gebaut.

Ein Strömungskraftwerk ist ein Wasserkraftwerk, das ohne Wehranlage auskommt und die hydrokinetische Energie, welche in der Bewegung eines strömenden Fluids enthalten ist, zur Erzeugung von Elektrizität nutzt. Aufgrund der fehlenden Querverbauung wird das Landschaftsbild nur wenig oder gar nicht beeinträchtigt. Die sogenannten Strom-Bojen bestehen in erster Linie aus Schwimmkörper, Strömungskanal, Rotor und Generator. Sie werden so verankert, dass sie bei niederem bis hohem Wasserstand leicht unterhalb der Wasseroberfläche schwimmen und am Punkt mit der günstigsten Strömung gehalten werden. Die Energieabführung erfolgt über ein mit dem Land verbundenes Kabel.

Nicht nur beim Bau großer Anlagen kommt es zu Eingriffen in die Natur oder die Kulturlandschaft. Der Drei-Schluchten-Damm in China und der Assuan-Damm in Ägypten gelten zwar als Paradebeispiele für die Auswirkungen auf Mensch und Natur, aber auch kleine Wasserkraftwerke können sich zum Beispiel trotz Fischtreppen und Rechen als regelrechte Fisch-Schredder erweisen.

Der Energiegewinn aus Wasserkraft ist umso höher, je mehr Wasser aus möglichst großer Fallhöhe auf das Laufrad oder die Turbine trifft. Wasserreiche Landschaften mit ausgeprägten Gefälleunterschieden sind daher prädestiniert für die Wasserkraftnutzung. In der norddeutschen Tiefebene ist das Gefälle meist gering und die Strömungsgeschwindigkeiten entsprechend niedrig – keine guten Vorrausetzungen für die Gewinnung von Wasserkraft.

Der weltweite Energiebedarf wird zweifellos weiter ansteigen. Stromproduzenten müssen sich daher kaum Sorgen machen, Abnehmer zu finden. Der Klimawandel könnte Kraftwerksbetreibern aber einen dicken Strich durch die Rechnung machen: Dürreperioden und Gletscherschmelze könnte in zahlreichen Gewässern für niedrige Pegelstände sorgen. Die Auswirkungen waren 2018 bereits vielerorts zu spüren: Norwegen – das Land der Wasserenergie – wurde zeitweise zum Stromimporteur und in Deutschland musste eine ganze Reihe von Kraftwerken ihre Leistung drosseln, da die Kühlwasserversorgung nicht mehr gewährleistet war.

Für die Nutzung von Wellenenergie sind verschiedene Verfahren im Gespräch, die sich aber alle noch im Versuchsstadium befinden. Meerwasser und Winterstürme setzen insbesondere Anlagen mit beweglichen Bauteilen schwer zu. Kommerziell eingesetzt wird daher bisher nur das OWC-Prinzip (englisch: Oscillating Water Column): Jede Welle drückt Wasser in kaminartige Betonröhren und zieht es dann im Wellental wieder heraus. Durch die sich auf und ab bewegende Wassersäule wird die Luft in den Röhren abwechselnd komprimiert und angesaugt. Dadurch entsteht im Auslass ein schneller Luftstrom, der eine Turbine antreibt.

Drosselt man die Wasserversorgung eines Kraftwerks, wird das in Bewegung befindliche Wasser abgebremst, am Absperrschieber tritt kurzzeitig ein sehr hoher Druck auf, während dahinter gleichzeitig ein Unterdruck entsteht. Durch die Umleitung des Wassers in die Kammer eines Wasserschlosses steigt dort der Pegel zeitweise entsprechend an. Die kinetische Energie des im Rohr fließenden Wassers wird also im Wasserschloss in potentielle Energie umgewandelt und richtet keine Schäden im Leitungssystem an.

Ein Gezeitenkraftwerk ist ein Wasserkraftwerk, das potentielle und kinetische Energie aus dem Tidenhub des Meeres in elektrischen Strom umwandelt. Der für den wirtschaftlichen Betrieb notwendige Mindesttidenhub wird meist mit fünf Metern angegeben. Zum Vergleich: In der westlichen Ostsee liegt der Wert bei nur 0,3 Metern, an der deutschen Nordseeküste zwischen zwei und drei Metern und selbst die durch die Trichterwirkung erhöhten Werte in Weser und Elbe liegen kaum über vier Meter.