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Wasserkraft



{SlimBox|Bild "Wasserkraft_1.1.jpg",Bild "Wasserkraft_1.1.jpg"}

Definition

Wasser zählt zu den erneuerbaren oder regenerativen Energieträgern und wird verstärkt zur Stromerzeugung eingesetzt. Dabei wird die Wasserkraft in speziellen Kraftwerken erzeugt, in denen das Wasser durch Turbinen fließt, welche einen Generator antreiben, der dann Strom erzeugt. Die Leistung ist dabei u.a. abhängig vom Wasserdurchfluss und der Fallhöhe.


Geschichte

Wissenschaftler schätzen, dass es schon vor über 3000 Jahren Wasserräder gab. Diese wurden damals aber nur zur Bewässerung der Felder verwendet. Gebaut wurden sie einfach aus Holz und pumpten das Wasser auf eine Holzrinne, wodurch das Wasser für die Felder schneller dorthin gebracht werden konnte. Heute verwenden wir es zur Stromgewinnung.

Verschiedene Arten von Wasserkraftwerken

Es gibt verschieden Arten von Wasserkraftwerken, die im Folgenden näher erläutert werden:
  1. Laufwasserkraftwerke
  2. Speicherkraftwerke
  3. Pumpspeicherkraftwerke
  4. Gezeitenkraftwerke

  1. Laufwasserkraftwerke:
    Laufwasserkraftwerke sind die einfachste und weit verbreiteteste Art von Kraftwerken. Dabei wird das Wasser zu einer Turbine geleitet, welche mit Hilfe {SlimBox|Bild "Wasserkraft_2.png",Bild "Wasserkraft_2.png"}eines Generators Strom erzeugt. Damit das Wasser aber ein höheres Gefälle und einen stärkeren Durchfluss hat, wird es gestaut. Der Höhenunterschied zwischen dem Oberbecken (Stausee) und dem Unterbecken bestimmen allerdings die am Ende erzeugte Energiemenge. Anstelle einer Turbine können auch Wasserräder benutzt werden. Laufwasserkraftwerke laufen in ständigem Betrieb und liefern ständig Strom ins Netz. In Deutschland könnten weitere Laufwasserkraftwerke gebaut werden, da auch die niedrige Bauweise das Landschaftsbild kaum stört.  

    Quelle: http://www.diebrennstoffzelle.de/alternativen/wasser/laufwasser.shtml

  2. Speicherkraftwerke:
    Bei Speicherkraftwerken wird das Wasser in einem Stausee gespeichert und bei Bedarf über Rohre in das Maschinenhaus gepumpt. Das Wasser hat hier {SlimBox|Bild "Wasserkraft_3.png",Bild "Wasserkraft_3.png"}einen Druck bis zu 200 Bar und treibt mit seiner Energie eine Turbine an, die dann über einen Generator den Strom erzeugt. Das verwendete Wasser wird nun in ein sogenanntes Unterbecken weitergeleitet, welches wiederum oft selbst ein Stausee für weitere Wasserkraftwerke ist. Speicherkraftwerke werden zwischen Tages-, Monats-, Jahresspeicher unterschieden. Diese werden zu den Hauptverbrauchszeiten eingesetzt, wodurch die Regulierung selbst übernommen werden kann und somit zu bestimmten Zeiten viel Energie gewonnen werden kann. Außerdem lässt sich durch das Aufstauen Trinkwasser und Bewässerungswasser speichern.

    Quelle: http://www.diebrennstoffzelle.de/alternativen/wasser/speicher.shtml

  3. Pumpspeicherkraftwerke
    Das Pumpspeicherkraftwerk dient zur Stabilisierung des Netzes und als Reservewerk, wenn andere Kraftwerke ausfallen. In einem {SlimBox|Bild "Wasserkraft_4.jpg",Bild "Wasserkraft_4.jpg"}Pumpspeicherwasserkraftwerk gibt es ein höher gelegenes und ein niedrig  gelegenes Wasserbecken. Zu den Tageszeiten, wo der Stromverbrauch am höchsten ist, wird das Wasser vom oberen Becken durch Turbinen und Generatoren in das niedrigere geleitet. In der Nacht wird das Wasser dann mit billigem Nachtstrom durch Rohrleitungen wieder in das obere Becken gepumpt, wobei hier die Generatoren und Turbinen als Pumpen verwendet werden.

  4. Gezeitenkraftwerke
    Gezeitenkraftwerke nutzen die doppelte Kraft des Wassers aus, da das Wasser zweimal durch Turbinen geleitet wird: Es wird das erste Mal gefüllt, wenn {SlimBox|Bild "Wasserkraft_5.png",Bild "Wasserkraft_5.png"}bei der Flut der Wasserspiegel steigt und, wenn bei Ebbe der Wasserspiegel wieder sinkt, wird es ein zweites Mal durch die Turbinen geleitet. Diese Turbinen werden immer der Richtung, in der das Wasser fließt, angepasst und können somit bei Ebbe und bei Flut Strom produzieren. So kann man bis 140 Megawatt Strom in der Stunde erzeugen. Das ganze lohnt sich aber nur bei großen Tiefenhüben wie bei Saint Malo wo das Wasser 13.5 Meter fällt und somit durch 10 Turbinen geleitet werden kann, die in einer 750 Meter langen Staumauereingebaut sind.

Arten von Turbinen

Es gibt verschiedene Arten von Turbinen, die in den verschiedenen Wasserkraftwerken angewendet werden. Im Folgenden sind diese aufgelistet:
  1. Francis-Turbinen
  2. Kaplan-Turbinen
  3. Pelton-Turbinen

  1. Francis-Turbinen
    Die Francis-Turbine ist der am meisten verbreitete Turbinentyp bei Wasserkraftwerken. Sie wurde im Jahre 1849 in den USA von dem Ingenieur James {SlimBox|Bild "Wasserkraft_6.jpg",Bild "Wasserkraft_6.jpg"}B. Francis verbessert. Dieser Typ wird in Speicher- und Laufwasserkraftwerken eingesetzt. Die größten Francis- Laufräder erreichen ein Gewicht von ca. 150 Tonnen und eine Leistung von über 700 Megawatt. Bei der Francis-Turbine wird das Wasser durch die Spirale und das feststehende Leitrad auf die gegenläufig gekrümmten Schaufeln des Laufrades gelenkt. Die Regelung erfolgt durch Verstellung der Leitschaufeln wodurch die Turbine den Wasserschwankungen angepasst und ein optimaler Wirkungsgrad erzielt werden kann.

  2. Kaplan-Turbinen
    Die Kaplan-Turbine werden hauptsächlich in Laufwasserkraftwerken mit sehr niedrigen Fallhöhen eingebaut. Sie wurde im Jahre 1913 vom {SlimBox|Bild "Wasserkraft_7.jpg",Bild "Wasserkraft_7.jpg"}österreichischen Professor Viktor Kaplan aus der Francis-Turbine weiterentwickelt. Dieser Typ ähnelt mit ihren verstellbaren Schaufeln einem Schiffspropeller. Das Leitwerk der Kaplan-Turbine lenkt die einströmenden Wassermassen so, dass sie parallel zur Welle der Turbine auf die drei bis  sechs Schaufeln des Laufrads treffen. Es lassen sich sowohl die Schaufeln des Laufrades wie auch die des Leitapparates verstellen. Dadurch kann auf Schwankungen in der Wasserzufuhr optimal reagiert werden.

  3. Pelton-Turbinen
    Die Pelton-Turbine wird in großen Speicherkraftwerken eingesetzt. Sie wurde im Jahr 1879 von dem amerikanischen Ingenieur Lester Pelton konstruiert. {SlimBox|Bild "Wasserkraft_8.jpg",Bild "Wasserkraft_8.jpg"}Dieser Turbinentyp nutzt die kinetische Energie (Bewegungsenergie) des Wassers. Diese Energie entsteht aus der Umwandlung von potentieller Energie (Lageenergie) des Wassers, welches aus einem höher gelegenen Stausee strömt. Das Wasser trifft aus einer oder mehreren Düsen auf die Schaufeln des Laufrades.

    Quelle:http://www.brennstoffzellen-heiztechnik.de/wasserkraft-hauptmenue/turbinentypen-infos-daten.html

Vorteile:

  • Kein Verbrauch von Brennstoffen – keine Emissionen
  • Wasser steht immer zur Verfügung
  • Erzielen einen hohen Wirkungsgrad – können bis zu 90% der nutzbaren Wasserkraft in elektrischen Strom umwandeln
  • Laufen bis zu einhundert Jahre

Nachteile:

  • hohe Investitionen für den Bau
  • Zerstörung von Lebensräumen
  • Gefährdung von Wasserlebewesen

Quelle: http://nergico.com/wasserkraft.html


In Zukunft

Die Wasserkraft gilt als Klassiker unter den erneuerbaren Energien und wird deshalb auch in der Zukunft eine wichtige Rolle für die Energieerzeugung spielen.
Weltweit gesehen, lässt sich die Nutzung der Wasserkraft zur Erzeugung von elektrischem Strom noch erheblich ausbauen. So sind derzeit auch einige neue Staudämme in der Planung oder bereits im Bau, wie beispielsweise der "Drei Schluchten Damm" in China.

Auch in Deutschland gibt es noch Potenzial, Wasserkraft stärker zu nutzen. Durch den Neubau und das Erweitern von bestehenden Kraftwerken sowie die Rehabilitierung von älteren Anlagen können noch 550 bis 600 MW erschlossen werden.
Sofern bei der Planung und Errichtung neuer Wasserkraftwerke ökologische Aspekte berücksichtigt werden und die Anlagen somit "umweltverträglich" errichtet werden, ist der weltweite Ausbau der Wasserkraftnutzung auch sehr zu begrüßen, da dies eine Entlastung für unsere Atmosphäre hinsichtlich schädlicher Emissionen bedeutet.


Fazit

Letztendlich lässt sich sagen, dass die Wasserkraft umweltfreundlich ist und Schäden vermeidet, wie sie durch Großkraftwerke (Atomkraftwerke) entstehen. Auch liegt die Wasserkraftnutzung im öffentliche Interesse und muss daher uneingeschränkt befürwortet werden.