Wasserkraft einfach erklärt

Für die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien stehen nicht nur Wind- und Solarenergie zur Verfügung, sondern auch Wasserkraft ist ein wichtiger Teil grüner Energie. Mit Hilfe von Wasserkraftanlagen ist die Stromerzeugung mit Wasser schon länger möglich. In Folge des Ausbaus zahlreicher Wasserkraftwerke ist die Wasserkraft seither zu einer verlässlichen Energiequelle geworden und Teil des Strommix unseres Ökostroms.

In unserem Ratgeber erklären wir, was genau man unter Wasserkraft versteht, wie daraus Energie gewonnen wird und welche Vor- und Nachteile Wasserkraft mit sich bringt.

Inhaltsverzeichnis 

1. Was ist Wasserkraft?
2. Wasserkraft: Die Funktionsweise einer Anlage einfach erklärt
3. Welche Arten von Wasserkraftwerken gibt es?
4. Wasserkraft: Die Vor- und Nachteile im Überblick
5. Wie stark ist Wasserkraft in Deutschland?
6. Fazit: Wasserkraft leistet einen wichtigen Beitrag zur Stromerzeugung

Wasserkraft: Die Funktionsweise einer Anlage einfach erklärt

Wasserkraftwerke nutzen die Energie von fließendem Wasser, um daraus Strom zu erzeugen. Dabei werden durch die Kraft des Wassers die Schaufelräder einer Turbine bewegt, welche den mit der Turbine verbundenen Generator in Betrieb setzen. Die vom Generator produzierte Energie wird anschließend über einen Transformator für das Stromnetz bereitgestellt.

Die Leistung von Wasserkraftwerken

Im Jahr 2021 generierten alle Wasserkraftanlagen in Deutschland eine Leistung von ca. 5400 Megawatt (MW). Die Frage, wie viel Strom eine einzelne Wasserkraftanlage erzeugen kann und wie effektiv damit die Wasserkraftnutzung dieser Anlage ist, hängt insbesondere von zwei wesentlichen Kriterien ab: dem Wasserdurchfluss und der Fallhöhe des Wassers. Für die Energieerzeugung einiger Wasserkraftanlagen sind die jährlichen Niederschlagsmengen daher ein relevanter Faktor.

Wasserkraft zur Stromerzeugung zu nutzen, ist insgesamt deutlich effektiver als die Energie über fossile oder nukleare Ressourcen zu gewinnen ─ der Wirkungsgrad ist nämlich etwa doppelt so hoch.

Welche Arten von Wasserkraftwerken gibt es?

Für die Stromerzeugung mit der Wasserkraft von Flüssen bzw. Stauseen gibt es verschiedene Anlagen-Typen:

• Laufwasserkraftwerke
• Pumpspeicherkraftwerke
• Gezeitenkraftwerke

Laufwasserkraftwerk

Die Wasserkraftnutzung beim Laufwasserkraftwerk lässt sich mit dem Prinzip der Windmühle erklären. Fließende Gewässer, seien es Flüsse oder Bäche, sorgen für eine kontinuierliche Energieerzeugung. Das Wasser des Flusses wird dafür oberhalb vom Kraftwerk aufgestaut. Über den Höhenunterschied zwischen aufgestautem Fluss und dem Abfluss der Anlage entsteht die für die Stromerzeugung benötigte Fallhöhe.

Fällt das Wasser auf die Turbinen des Kraftwerks, bringt es diese in Bewegung. Da die Turbinen der Anlage mit einem Generator verbunden sind, kann so die dank der Wasserkraft erzeugte mechanische Energie in Strom umgewandelt werden. In Deutschland sind Laufwasserkraftwerke die am häufigsten vertretenen Wasserkraftanlagen.

Pumpspeicherkraftwerke

Im Gegensatz zum Laufwasserkraftwerk erfolgt beim Speicherkraftwerk die Stromerzeugung nicht kontinuierlich, sondern nur auf Abruf. In der Regel wird dafür das Wasser von natürlichen Gewässern in einem Stausee oberhalb vom Wasserkraftwerk gespeichert.

Unterschieden wird bei diesen Wasserkraftanlagen zwischen Wasser- und Pumpspeicherkraftwerken. In beiden Anlagen wird das angestaute Wasser oberhalb vom Wasserkraftwerk zur Stromerzeugung bei Bedarf abgelassen, fällt dann auf die Turbinen und treibt so die Generatoren an.

Die Besonderheit von Pumpspeicherwerken ist, dass das vom Stausee abgelassene Wasser nicht weiter in den Fluss, sondern in ein separates Auffangbecken geleitet wird. Das im Auffangbecken angesammelte Wasser kann dann über eine elektrische Pumpe wieder in den eigentlichen Stausee zurückgeführt werden. Aus diesem Grund eignen sich Pumpspeicherwerke zum Speichern von elektrischer Energie.

Wasserkraftnutzung dank Gezeiten & Meeresströmung

Ein weiterer Typ der Wasserkraftanlagen sind die sogenannten Gezeiten- oder Meeresströmungskraftwerke. Wie der Name bereits verrät, basiert die Nutzung dieser Anlagen darauf, die natürliche Strömung des Meeres zur Stromerzeugung zu nutzen. Da die Strömung als Energiequelle jedoch nicht kontinuierlich vorhanden ist, können diese Wasserkraftanlagen auch nur einen vergleichsweisen geringeren Anteil an Strom produzieren als jene Wasserkraftwerke, die ihre Energie aus Flüssen oder Stauseen speisen.

Wasserkraft: Die Vor- und Nachteile im Überblick

Saubere Energie, aber eingeschränktes Potenzial: Der Blick auf die Vor- und Nachteile von Wasserkraft liefert Erklärungen, warum diese Art der Stromerzeugung in Deutschland zwar erwünscht ist, jedoch nur einen kleinen Anteil am gesamten Energie-Mix ausmacht.

Die Vor- und Nachteile von Wasserkraft im Überblick:

Wie stark ist Wasserkraft in Deutschland?

In Deutschland gibt es aktuell knapp 8.000 Wasserkraftanlagen zur Stromerzeugung mit Wasser, wobei ca. 80 Prozent dieser Anlagen in Bayern oder Baden-Württemberg liegen. Der in Deutschland von Wasserkraftwerken erzeugte Strom macht mit drei bis vier Prozent lediglich einen kleinen Teil des jährlich erzeugten Bruttostroms aus.

Wasserenergie wird gefördert, der Ausbau ist aber begrenzt

Auch wenn Anteil von Wasserkraft an der deutschlandweiten Stromerzeugung noch recht niedrig ist, werden der Ausbau und vor allem die Modernisierung von Wasserkraftwerken in Deutschland nicht vernachlässigt. Einer der wichtigsten Beteiligten im Rahmen der Energiewende ist der BDW, der Bundesverband Deutscher Wasserkraftwerke e.V.

Das Potenzial, über Wasserkraft Energie zu generieren, ist in Deutschland jedoch begrenzt. Der Grund: die für Wasserkraft nutzbaren Gewässer sind fast beinahe ausgeschöpft. Der Fokus liegt daher eher darin, die Leistung alter Wasserkraftwerke mittels Modernisierungen zu optimieren. Bei alten Wasserkraftanlagen kann die Leistung so um bis zu einem Drittel gesteigert werden.

Das globale Potenzial von Wasserkraft in der Zukunft

In Deutschland soll die jährliche Stromerzeugung durch Wasserkraftwerke bis zum Jahr 2030 auf über 30 Terrawattstunden steigen, wobei eine optimierte Leistung der Anlagen unter Berücksichtigung aller wichtigen Aspekte des Naturschutzes vorgenommen werden soll.

Prinzipiell ist eine Stromerzeugung über Wasserkraft im Vergleich zu anderen Methoden der Stromerzeugung relativ einfach und vor allem risikofrei. Unter allen erneuerbaren Energien liegt Wasserenergie weltweit daher an zweiter Stelle hinter Biomasse.

In vielen Ländern, insbesondere jenen mit großem Wasservorkommen, spielt Wasserkraft eine viel größere Rolle am Energie-Mix als in Deutschland. In China wird auf Wasserkraft zur Stromerzeugung zum Beispiel deutlich stärker zurückgegriffen ─ der Anteil an der gesamten Energieerzeugung liegt dort bei ca. 15 Prozent pro Jahr.

Fazit: Wasserkraft leistet einen wichtigen Beitrag zur Stromerzeugung

Auf der Suche nach grüner Energie zur Erzeugung von Ökostrom ist Wasserkraft ein wichtiger Teil der Zukunft ─ das steht außer Frage. Wasserenergie bietet schließlich viele Vorteile: Sie ist sauberer als fossile Energien, da eine Wasserkraftanlage C02-neutral betrieben werden kann. Zudem ist Wasserkraft deutlich risikofreier als Atomenergie und weniger wetterabhängig als andere erneuerbare Energien.

Auch in Deutschland spielt die Stromerzeugung mit Wasser daher eine wichtige Rolle in der Energiewende, obgleich das Gesamtpotenzial im Vergleich zu Wind- oder Sonnenenergie etwas geringer ist. Der Fokus hierzulande liegt daher eher in der Modernisierung von Wasserkraftanlagen zur Verbesserung von deren Leistung.

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