1. Startseite
  2. Magazin
  3. Wasserkraft: nachhaltige Energie
Innovationskraft

Wasserkraft: nachhaltige Energie

Wie mit der kinetischen Energie des Wassers umweltfreundlich Strom produziert wird.

Wasserkraft: Nahaufnahme eines Laufwasserkraftwerkes

Wasserkraftwerke sorgen für grünen Strom in unserem Alltag. Als eine der wichtigsten Quellen für Ökostrom ist die Wasserkraft ein wesentlicher Faktor für die Energiewende und den Klimaschutz. Lesen Sie hier alles Wissenswerte rund um die verschiedenen Kraftwerktypen, ihre Vorteile und wie die Wasserkraft die Energiegewinnung der Zukunft beeinflusst.

Was ist Wasserkraft?

Wasserkraft ist eine der ältesten Formen der Energiegewinnung. Dabei wird die kinetische Energie des Wassers genutzt. Auch wenn wir heutzutage das Wort „Wasserkraft“ vor allem mit der Stromgewinnung in speziellen Kraftwerken verbinden: Schon seit über 5000 Jahren nutzen Menschen die Kraft des Wassers für die unterschiedlichsten Zwecke. Von flächendeckender Feldbewässerung bis hin zum Antreiben von Geräten und Hilfsmitteln – die Wasserkraft spielt seit jeher eine wichtige Rolle bei der Entwicklung der Menschheit.

Aufgrund des natürlichen Wasserkreislaufs der Erde gehört die Wasserkraft zu den erneuerbaren Energien. Durch Sonneneinstrahlung verdunstet Wasser über dem Meer und kommt als Niederschlag auf die Erde zurück. Dieses Wasser fließt dann über Bäche und Flüsse wieder ins Meer zurück. In diesen Gewässern kann mithilfe von Wasserkraftanlagen Strom produziert werden. Neben Biomasse und Wind ist die Wasserkraft weltweit eine der meistgenutzten Quellen für Ökostrom. Durch ihren hohen Wirkungsgrad, ihre Effizienz und den geringen CO2-Ausstoß sind Wasserkraftwerke besonders klimafreundlich. Daher kommt der Ökostrom vieler Anbieter zum Großteil aus Wasserkraftwerken.

Die Vorteile von Wasserkraft auf einen Blick

  • Kein Verbrauch von fossilen Brennstoffen wie Kohle, Öl oder Gas und daher auch weniger CO2-Emmission
  • Wasserkraft ist eine erneuerbare Energieform mit hohem Wirkungsgrad
  • Risikoarme Technik
  • Energiegewinnung geschieht weitestgehend unabhängig von äußeren Wettereinflüssen.
  • Kann auch als Trinkwasserspeicher oder für die Bewässerung von Feldern eingesetzt werden.
  • Hochwasserschutz durch Stauwerke und gute Regulierbarkeit des Wasserpegels
  • Einmal im Betreib ist ein Wasserkraftwerk eine günstige Form der Energieerzeugung.
Wasserkraft: Staukraftwerk aus der Vogelperspektive
Wehranlagen zur Stauung des Wassers erhöhen die Energieproduktion der Kraftwerke © Victor H. Jimenez Majuelo/EyeEm

Wasserkraftwerke wandeln die Energie des Wassers mithilfe von Turbinen und Generatoren in elektrische Energie (Strom) um. Dabei nutzen die Kraftwerke entweder die kinetische Energie von fließendem Wasser oder die potenzielle Energie von gestautem Wasser. Ähnlich wie bei Mühlen geschieht diese Umwandlung durch die Umdrehungen der Turbinen, die wiederum an Generatoren angeschlossen sind. Zur Stromproduktion wird das ankommende Wasser über Gefälle in die Turbinen geleitet. Die Generatoren erzeugen durch die entstehende Rotationsenergie anschließend Strom. Je nach Größe des Wasserkraftwerkes haben die einzelnen Turbinen meist mehrere Meter Durchmesser. Ein Umspannwerk sorgt als letzte Instanz dafür, dass der gewonnene Strom in das Hochspannungsstromnetz einfließt und am Ende beim Verbraucher ankommt.

Wie viel Strom ein Wasserkraftwerk letztendlich produziert, hängt von verschiedenen Faktoren ab. Am wichtigsten ist hier aber die Wassermenge, die durch die Turbinen fließt. Je mehr Wasser fließt, desto mehr Strom wird erzeugt. Um den Wirkungsgrad eines Wasserwerkes zu erhöhen ist auch die Höhe des Gefälles ein entscheidender Punkt. Bei einer Höhe von einem Meter müssen rund 400.000 Liter Wasser durch die Turbinen fließen, um eine Kilowattstunde Strom zu erzeugen. Je steiler das Gefälle und je größer die Wassermenge ist, desto mehr Strom wird erzeugt. Dank modernster Technik erreichen die meisten Wasserkraftwerke heutzutage einen Wirkungsgrad von über 90 Prozent und sind damit eine sehr effektive Energiequelle.

Wasserkraft: Nahaufnahmen von den Generatoren
Die Generatoren der Wasserkraftwerke leiten die erzeugte Energie ins Hochspannungsstromnetz weiter. © leezsnow/E+

Die verschiedenen Wasserkraftwerke

Wasserkraftwerke werden generell in zwei verschiedene Arten unterteilt. Dazu gehören:

Laufwasserkraftwerke

Laufwasserkraftwerke nutzen zur Energieerzeugung die natürliche Kraft des Wassers aus Flüssen, größeren Kanälen oder anderen Gewässern. Manche Laufwasserkraftwerke stauen das Wasser mithilfe einer Wehranlage so auf, dass es optimal zur Stromgewinnung beiträgt. Dieses Verfahren gewährleistet eine kontinuierliche Energiegewinnung, da sich die Leistungen durch die Wehranlage an die schwankenden Wassermengen anpassen. Daher lohnt sich ein Laufwasserkraftwerk nur an Stellen, an denen die Fließgeschwindigkeit sowie der Wasserdurchfluss ausreichend hoch ist. Sind diese Voraussetzungen gegeben, eignen sich Laufwasserkraftwerke hervorragend zur Deckung des Grundbedarfs. Sie zählen daher auch zu den Wasserkraftwerken, die am häufigsten vorkommen. Ganz in der Nähe von Düsseldorf, genauer gesagt in Essen, befindet sich beispielsweise das RWE Wasserkraftwerk Baldeney, das für die Stromerzeugung das Wasser der Ruhr nutzt.

Speicherkraftwerke

Auch Speicherkraftwerke nutzen die Energie aus fließendem Wasser. Das Wasser kommt hier allerdings nicht aus einem Fluss oder Kanal, sondern aus einem höher gelegenen Speicherbecken. Der Wasserspeicher kann natürlichen Ursprungs oder künstlich angelegt sein, wie zum Beispiel ein Stausee durch eine Talsperre. Bei Speicherkraftwerken wird Strom durch das Ablassen von Wasser aus dem Speicher in tiefergelegene Turbinenbecken erzeugt. Das geschieht allerdings nicht kontinuierlich, sondern nur zu Spitzenzeiten der Stromnutzung. Grund dafür ist der begrenzte Vorrat an Wasser, der zur Verfügung steht. Daher eignen sich Speicherkraftwerke weniger für die Grundversorgung mit Strom.

Zusätzlich zu Laufwasser- und Speicherkraftwerken gibt es noch speziellere Arten von Wasserkraftanlagen. Dazu gehören:

Pumpspeicherkraftwerke

Pumpspeicherkraftwerke arbeiten wie reguläre Speicherkraftwerke mit zwei Speicherbecken auf unterschiedlicher Höhe. In Zeiten geringer Nutzung pumpen sie Wasser mithilfe des überschüssigen Stroms in ein oberes Becken. Steigt der Strombedarf an, wird das Wasser wieder nach unten gelassen und erzeugt dabei erneut Strom. Aufgrund dieser flexiblen Art der Energiegewinnung eignen sich Pumpspeicherkraftwerke zur Stabilisierung des Stromnetzes und als Reserveanlagen, falls andere Kraftwerke ausfallen. Der Vorteil: Die Energie zum Hochpumpen des Wassers kann auch durch andere erneuerbare Energiequellen wie Windkraft oder Photovoltaikanlagen erzeugt werden.

Gezeitenkraftwerk

Diese speziellen Wasserkraftanlagen zur Stromerzeugung funktionieren ähnlich wie Laufwasserkraftwerke. In dieser Art von Anlage wird allerdings nicht die Energie aus fließenden Gewässern, sondern die Kraft der Gezeiten genutzt. Je nachdem ob gerade Ebbe oder Flut herrscht, drehen sich die Turbinen entsprechend mit. Gezeitenkraftwerke sind eine Seltenheit, da für diese Art der Stromerzeugung ein Tidenhub von mindestens sechs Metern benötigt wird. Das größte ist das Sihwa-ho Kraftwerk an der Küste Südkoreas, das seit 2011 in Betrieb ist. In Europa existiert bisher nur eins: Die „Usine marémotrice de la Rance“ in der französischen Bretagne.

Wellenkraftwerk

Wellenkraftwerke sind bisher nur als Prototypen realisiert, sie befinden sich also noch in der Probephase. Diese Art der Wasserkraftanlage macht sich, wie der Name bereits vermuten lässt, die Kraft der Wellen zunutze und wandelt diese in Strom um. Vor allem für Länder mit langen Küsten und einem starken Wellengang, wie beispielsweise Portugal oder Großbritannien, birgt diese Art der Technologie ein enormes Potenzial. Ist die Technologie ausreichend weiterentwickelt, bieten Wellenkraftwerke eine ideale Möglichkeit zur zuverlässigen, nachhaltigen Energieversorgung. Experten schätzen die ökologischen Auswirklungen von Wellenkraftwerken bisher als überschaubar ein – Die weitere Entwicklung dieser Art von Energiequelle ist also sehr spannend.

Wasserkraft: Ein Bild eines Pumpspeicherkraftwerkes
Pumpspeicherkraftwerke nutzen die natürlichen Höhenunterschiede der Landschaft zur Stromproduktion © 100/Moment Open

Wasserkraft – Energie der Zukunft?

Als Klassiker unter den erneuerbaren Energien wird Wasserkraft auch in Zukunft eine tragende Rolle für die Energiegewinnung spielen. Da Wasserkraft quasi emissionsfrei und weitestgehend wetterunabhängig ist, eignet sich diese Energiequelle besonders gut für die Grundversorgung. Sie spielt eine wichtige Rolle bei der Energiewende hin zur Klimaneutralität .

Um besonders umweltschonend zu sein, beinhalten viele neue Wasserkraftwerke spezielle Systeme, die das umliegende Ökosystem nicht stören. Dazu gehören beispielsweise Fischtreppen für die Überwindung der Wanderbarrieren oder Turbinen, die eine unversehrte Passage der Tiere ermöglichen. Auch die Stadtwerke Düsseldorf nutzen Wasserkraft für unseren Beitrag zur Energiewende. So versorgen wir beispielsweise die Rheinkirmes in Düsseldorf seit einigen Jahren mit 100 Prozent Ökostrom. Auch Sie haben die Möglichkeit, den Ausbau von nachhaltigen Energiequellen zu fördern: Mit unserem grünen Stromtarif Düsseldorf Öko Plus unterstützen Sie mit jeder verbrauchten Kilowattstunde den Bau von Anlagen für erneuerbare Energien, also beispielsweise Wind- und Wasserkraftwerke.

Das könnte Sie auch interessieren:

Solaranlagen im Einsatz für mehr Klimaneutralität.

Photovoltaik

Solarkraft gehört neben Wasser- und Windkraft sowie Biomasse und Erdwärme zu den wichtigsten Projekten für den Klimaschutz. Lesen Sie hier, wie Sie diese am besten nutzen.

Zu Photovoltaik
Fernwärmeversorgung

Fernwärme

Fernwärme ist ein wichtiger Aspekt für eine effiziente und umweltschonende Energieversorgung. Erfahren Sie hier alles Wichtige rund um das Thema und ob Fernwärme auch für Ihr Zuhause in Frage kommt.

Zur Fernwärme