Wasserkrafttechnologie

©  Klaus Eppele - Fotolia.com Der denkmalgeschützte Kirchturm St. Peter im Reschensee, einem Stausee, der 1950 für die Stromgewinnung errichtet wurde. Die Bevölkerung des Dorfes Graun wurde umgesiedelt.

Wie funktionieren Wasserkraftwerke?
Man unterscheidet zwischen Laufwasserkraftwerken, Speicherkraftwerken sowie Pumpspeicherkraftwerken. Laufwasserkraftwerke nutzen das natürliche Gefälle eines Flusses, Pumpspeicherwerke dagegen das Gefälle zwischen zwei Speicherbecken. In Deutschland sind in erster Linie Laufwasser- sowie Pumpspeicherkraftwerke in Betrieb.

Neben der Erzeugung von Strom dienen Pumpspeicherkraftwerke auch der Speicherung von Energie: In Zeiten geringen Stromverbrauchs – meist nachts – wird mit der überschüssigen Energie Wasser in ein höher gelegenes Speicherbecken gepumpt. Von dort kann es bei Tage, während der Spitzenverbrauchszeiten, abgelassen werden. Dabei wird die mechanische Energie des abfließenden Wassers auf eine Wasserturbine übertragen und dadurch ein hohes Drehmoment erzeugt. Über ein Getriebe wird dieses wiederum an die Welle des Generators weitergeleitet und durch den Generator in Strom umgesetzt.

©  Voith AG Funktionsprinzip eines Wellenkraftwerks

Energie aus dem Meer: Wellen, Gezeiten- und Meeresströmungen
Das Meer bietet ein unerschöpfliches Energiepotenzial. Kontinuierliche Strömungen, Ebbe und Flut sowie die Wellenbewegung sind nachhaltige Energielieferanten.

Um die Energie des wechselnden Wasserspiegels des Meeres im küstennahen Bereich, also des Tidenhubs, und die kinetische Energie des Gezeitenstromes zur Produktion von elektrischem Strom zu nutzen, baut man Gezeitenkraftwerke. Diese funktionieren im Prinzip wie eine moderne Windanlage – nur unter Wasser. Eine Unterwasserturbine nutzt die Strömung von Ebbe und Flut, welche zuverlässig Tag für Tag kommen – was man vom Wind nicht behaupten kann.

Das erste Wasserkraftwerk, das aus Meereswellen Strom produziert und in ein bestehendes Stromnetz einspeist, betreibt Voith Siemens Hydro vor der schottischen Westküste. Beim Wellenkraftwerk wird – im Gegensatz zum Gezeitenkraftwerk – die Energiedifferenz zwischen Ebbe und Flut nicht über den Tidenhub, sondern über die Wellenbewegung genutzt. Entsprechend dem Wellengang lässt eine Öffnung an der Vorderseite eines Wellenbrechers das Wasser in einer Kammer steigen oder fallen. Die in der pneumatischen Kammer eingeschlossene Luft wird dabei abwechselnd komprimiert und dekomprimiert. Die Energie aus den Druckunterschieden lässt sich über eine Turbine wiederum in Strom umsetzen.

©  Voith AG Unterwasserturbine

Beim Meeresströmungskraftwerk dagegen wird, ähnlich wie beim Gezeitenkraftwerk, über einen Unterwasserrotor aus der natürlichen Strömung Elektrizität erzeugt. Das Meeresströmungskraftwerk nutzt allerdings nicht die Energie von Ebbe und Flut, sondern die kontinuierliche Meeresströmung.

Osmosekraftwerke in Norwegen
Ein völlig neuartiges Verfahren zur Gewinnung von Energie aus Wasser ist die Osmose: Dabei wird der unterschiedliche Salzgehalt von Meer- und Flusswasser dazu genutzt, Strom zu erzeugen. In einem Kraftwerk an einer Flussmündung wird das Flusswasser – abgetrennt durch eine dünne Kunststoffmembran – so durch Salzwasser geleitet, dass das Süßwasser durch die Membran zum Salzwasser diffundieren kann. Auf der Salzwasserseite entsteht dadurch ein Überdruck, der wiederum eine Turbine antreibt. Je größer der Unterschied im Salzgehalt und je höher die Durchflussmenge, umso größer ist dabei die Energieausbeute.

Norwegen will 2015 das erste kommerzielle Salzkraftwerk in Betrieb nehmen. Fachleute gehen davon aus, dass das Land theoretisch 20 % seines jetzigen Stromverbrauchs durch Osmose gewinnen könnte.