Wasserkraftwerke wandeln die Energie des Wassers in Strom um. Typischerweise strömt dabei das Wasser durch eine Turbine, welche durch die entstehende Rotationsbewegung einen Generator antreibt. Die Leistung eines Kraftwerkes ist vor allem von der Fallhöhe und der Menge des durchströmenden Wassers abhängig [1,2]. Im Jahr 2019 hatte Wasserkraft mit über 60% den größten Anteil der weltweit produzierten erneuerbaren Elektrizität [3,4,5].
Kraftwerkstypen
Laufwasserkraftwerk
Eine Wasserturbine sitzt unterhalb des Stauwehrs.
Die Zuflussmenge oberhalb des zugehörigen Stauwehrs und die Abflussmenge unterhalb des Kraftwerks sind gleich.
Speicherkraftwerk
Hat im Prinzip die gleiche Funktionsweise wie Laufwasserkraftwerk, nur dass hier die Abflussmenge, also der Wasserstrom, der durch die Wasserturbine fließt, reguliert werden kann. Bei erhöhtem Stromverbrauch kann mehr Strom generiert werden.
Pumpspeicherkraftwerk
Elektrische Pumpen befördern Wasser in einen höher gelegenen Stausee, bei erhöhtem Strombedarf lässt man das Wasser wieder nach unten durch die Wasserturbine fließen, aktuell dominante Technik, um elektrische Energie in großem Maßstab zu speichern.
Gezeitenkraftwerk
Die Bewegungsenergie des Wassers, welche durch den Tidenhub erzeugt wird, wird in elektrischen Strom umgewandelt
Wellenkraftwerk
Es gibt viele verschiedene Funktionsprinzipien.
Im Bild: Wellen heben und senken den Wasserspiegel in der Kammer, so entsteht ein Luftstrom (durch Über- und Unterdruck), welcher durch eine Windturbine in Strom umgewandelt werden kann.
Osmosekraftwerk
Hierbei macht man sich den Unterschied des Salzgehaltes zweier Lösungen zu Nutze, welche dazu tendieren, ihre Konzentration auszugleichen. Dazu wird eine Membran, welche nur Süßwasser- durchlässig ist, zwischen die beiden Flüssigkeiten gebracht. Das Süßwasser diffundiert durch die Membran und erzeugt einen Überdruck, der einen Stromgenerator antreibt.
Quellen
[1] Martin, K., Streicher, W. & Wiese, A. Erneuerbare Energien Systemtechnik · Wirtschaftlichkeit · Umweltaspekte: Systemtechnik · Wirtschaftlichkeit · Umweltaspekte. (2020). doi:10.1007/978-3-662-61190-6.
[2] Wesselak, V., Schabbach, T., Link, T. & Fischer, J. Handbuch Regenerative Energietechnik. (Springer, 2017).
[3] Hydropower Status Report – Sector trends and insights. hydropower-assets.s3.eu-west-2.amazonaws.com/publications-docs/2019_hydropower_status_report_0.pdf (2019).
[4] Global Energy Review 2019 – The latest trends in energy and emissions in 2019. (2019).
[5] Statistical Review of World Energy . www.bp.com/en/global/corporate/energy-economics/statistical-review-of-world-energy.html (2021).
Bild Pumpspeicherkraftwerk: wdwd, CC BY-SA 4.0 <https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0>, via Wikimedia Commons
Bild Gehzeitenkraftwerk: Cuello de pepino, CC BY-SA 4.0 <https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0>, via Wikimedia Commons
Bild Osmosekraftwerk
Gissi, Public domain, via Wikimedia Commons