Wasserkraft: So lässt sich Strom aus Wasser erzeugen

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Wasserkraft ist die weltweit meist genutzte erneuerbare Energiequelle. Lies hier, wie aus Wasser saubere Energie wird und welche Vor- und Nachteile es bei der Wasserkraft gibt.

Alte Mühle mit Wasserrad.
Alte Mühle mit Wasserrad. (Foto: CC0 / Pixabay / TranquilGeo)

Wasserkraft hat in Europa eine lange Tradition. Schon in der Antike entwickelten griechische Ingenieure erste Pumpen und Wasserräder. Auch in Deutschland ist die Kraft des Wassers schon lange bekannt. Mit der Strömung von Flüssen und Bächen ließen sich zum Beispiel Mühlen oder Sägewerke betreiben. Am Fluss Inde bei Aachen wurde eine 1000 Jahre alte Mühle mit Wasserrad entdeckt. Das von der Strömung angetriebene Wasserrad ist über eine Achse mit den Maschinen verbunden, wodurch etwa ein Mühlstein betrieben werden kann.

Heutzutage ist es möglich, Strom aus der Kraft des Wassers zu gewinnen. Die Entwicklung kam mit der industriellen Revolution ins Rollen und macht die Wasserkraft zu einer der ältesten erneuerbaren Energiequellen. Mitte des 19. Jahrhunderts wurde in Frankreich die erste Wasserturbine entwickelt, die große Wassermengen in Energie umwandeln konnte. Kurze Zeit später entwickelte Werner von Siemens den elektrodynamischen Generator, was ermöglichte, aus Wasserkraft Strom zu gewinnen. Im Jahr 1880 ging das erste Wasserkraftwerk in Northumberland in Betrieb.

Wasserkraft – vom Wasser zum Strom

Eine Turbine treibt den Stromgenerator an.
Eine Turbine treibt den Stromgenerator an. (Foto: CC0 / Pixabay / Juhele)

Heutzutage lässt sich aus der Kraft des Wassers effizient und kostengünstig Energie erzeugen. Wasserkraft wurde somit weltweit zu einer wichtigen Stromquelle. So funktioniert die Energieerzeugung:

  • Die Bewegungsenergie des Wassers bewegt die Schaufelräder in den Turbinen.
  • Diese betreiben Generatoren, die ähnlich wie bei einem Fahrraddynamo die mechanische Energie in Strom umwandeln.
  • Um die Kraft des Wassers zu verstärken, wird das Wasser meist aufgestaut. Je höher die Fallhöhe ist, desto größer ist die Kraft des Wassers, das zur Energienutzung bereitsteht. Daher verbinden viele mit der Wasserkraft große Stauseen.

In Deutschland liegt der Anteil von Wasserkraft laut dem Umweltbundesamt bei 2,9 bis 4,3 Prozent. Unter den erneuerbaren Energien liegt er bei 20 Prozent. Etwa 7600 Wasserkraftanlagen gibt es derzeit in der Bundesrepublik.

Laut einer Studie des Umweltbundesamts ist das Potenzial für Wasserkraft in Deutschland nahezu erschöpft. Besonders gute Bedingungen für Wasserkraft gibt es in Deutschland vor allem im Süden. Über 80 Prozent des Stroms aus Wasserkraft wird in Bayern und Baden-Württemberg erzeugt. Dies liegt an den abfluss- und gefällereichen Regionen der Mittelgebirge, Voralpen und Alpen.

Global gesehen ist Wasserkraft eine der bedeutendsten und am intensivsten genutzten erneuerbare Energiequelle. Am meisten Strom aus Wasser gewinnen China, Brasilien und Kanada. Auch in vielen europäischen Ländern ist die Wasserkraft aufgrund von geografischen Gegebenheiten wichtig für die Stromversorgung. Norwegen und Island können ihren Strombedarf fast vollständig aus der Wasserkraft decken. Länder wie Luxemburg, Österreich, Italien, Schweiz und Schweden setzen ebenfalls stark auf die Kraft des Wassers.

Vor- und Nachteile von Wasserkraft

Hoover Dam in den USA.
Hoover Dam in den USA. (Foto: CC0 / Pixabay / RJA1988)

Vorteile der Wasserkraft:

  • Wasser ist im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen beinahe unerschöpflich.
  • Durch den Betrieb von Wasserkraftwerken entstehen keine CO2-Emissionen.
  • Das gestaute Wasser für die Stromgewinnung kann außerdem als Trinkwasserreservoir dienen.
  • Wasserkraft ist anders als andere erneuerbare Energien (Wind, Sonne) immer verfügbar und liefert konstant Energie. Allerdings könnten klimatische Veränderungen laut dem Umweltbundesamt in Zukunft zu Einbußen bei der Stromgewinnung führen.
  • Durch Wasserkraft entstehen keine Altlasten, wie beim Atommüll der Kernenergie.
  • Speicherkraftwerke können in betroffenen Regionen beim Hochwasserschutz helfen. Das Wasser kann in wasserreichen Zeiten zurückgehalten und dosiert abgegeben werden.
  • Wasserkraft ist eine sehr günstige Methode der Energiegewinnung. Die Errichtung eines Wasserkraftwerkes ist zwar kostenintensiv, allerdings sind die Anlagen langlebig und der Rohstoff Wasser steht kostenlos zur Verfügung.

Nachteile von Wasserkraft: 

  • Den Stauseen und Wasserkraftwerke sind ein erheblicher Eingriff in das sensible Ökosystem. Wasserhaushalt und Fließgeschwindigkeit des Flusses verändert sich, was den Sauerstoffgehalt beeinflusst.
  • Wasserkraftanlagen benötigen viel Platz, wodurch der natürliche Lebensraum von Tier- und Pflanzenarten verloren geht.
  • Wasserkraftwerke können eine unüberwindbare Barriere für Fische sein, wodurch die Fische ihre Laichplätze nicht mehr erreichen. Beim Versuch, die Kraftwerke zu durchqueren, können die Fische von den Turbinen getötet werden.
  • Im Wasser von Staudämmen können bei extremer Hitze Treibhausgase durch Faulungsprozesse im stehenden Wasser entstehen.
  • Anliegende Landstriche können durch Staudämme austrocknen. Das kann im schlimmsten Fall das Leben von Tieren und Menschen bedrohen.
  • Staudämme können zu politischen Konflikten zwischen benachbarten Staaten führen. So gibt es beispielsweise Differenzen zwischen der Türkei, dem Irak und Syrien über Stauseen und dem Wasser der Flüsse Euphrat und Tigris.

Fazit: Wasserkraft ist eine saubere und klimafreundliche Form der Energiegewinnung. Allerdings ist nicht alles, was gut für die Klimabilanz ist, auch gut für die Natur. Stauseen und Wasserkraftanlagen sind ein erheblicher Eingriff in Ökosysteme.

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