Josefine Brunkow
16.01.2007
Fabian Senger, Klasse 9
28.10.2007

Wasserkraft

Zitat aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie:
"Wasserkraft bezeichnet die Strömungsenergie von fließendem Wasser, welche über geeignete Maschinen in mechanische Energie umgesetzt wird. ... Das Nutzen der Wasserkraft ist das Ausnutzen der potentiellen Energie des Wassers im Schwerefeld der Erde, die beim Nach-unten-Fließen in kinetische Energie umgewandelt wird. Das Wasser wird natürlicherseits durch Verdunstung, den Wind und schließlich den Regen in eine Hochlage gebracht, aus der es dann abfließt."
Die Nutzung der Wasserkraft heute:

o Ein Wasserkraftwerk besteht heute aus mind. einer Turbine und einem Generator sowie noch andere wichtige Elemente wie z.B. einem Schwungrad oder einer Krananlage
o Trägt 5 % der Energieversorgung in Deutschland -> Potential leider fast ausgeschöpft d.h. kaum weitere Steigerung möglich
o Weltweit sind es rund 20 %
o meist genutzte erneuerbare Energie
o über Speicher-, Laufwasser- oder Pumpspeicherkraftwerke wird die Bewegungsenergie des Wassers genutzt und in Strom umgewandelt
o Vorteil:
a) einfache Speicherbarkeit der Energie
b) fast verlustfrei speicherbar

Frühe Nutzung der Wasserkraft:
o Wasserräder übertrugen Energie auf Mühlsteine etc.
o man unterschied unter oberschlächtigen und unterschlächtigen Rädern
-Oberschlächtig (Schaufeln werden von oben mit Wasser gespeist)
-Unterschlächtig (Schaufelblätter "hängen" im fließenden Wasser
o Nachteil: Energie nicht speicherbar

Außerdem muss beim Bau von Wasserkraftanlagen die Anomalie des Wassers berücksichtig werden.

2. Verschiedene Ausführungen der Wasserkraftwerke als Beispiele

2.1. Das Gezeitenkraftwerk Durch die Nutzung der Auswirkungen der Gravitation nutzen Gezeitenkraftwerke die Gezeiten aus, und damit die kinetische Energie des Meerwasser bei Ebbe und Flut. Der größte Vorteil dabei ist die Möglichkeit die Gezeiten zu berechnen, sodass die voraussichtliche Effizienz ungefähr bekannt sein wird. Zudem sind die Gezeiten permanente Kräfte, die zuverlässiger als Wind oder beispielsweise Licht sind. Die Grundvoraussetzung für das wirtschaftliche Betreiben einer solchen Einrichtung ist der Tidenhub: zwischen Ebbe und Flut muss die Differenz mehr als fünf Meter betragen. Diese großen Höhendifferenzen werden nur in Buchten oder Flussmündungen erreicht, wodurch geschlussfolgert werden kann, dass es verhältnismäßig wenige geeignete Standorte gibt. Dieses Kraftwerk funktioniert so, dass der beim Gezeitenwechsel zustanden gekommene Höhenunterschied des Wasserstandes genutzt wird, sodass das Wasser bei auflaufender Flut hinter einem Damm aufgestaut wird und bei Ebbe abfließend eine Turbine antreibt. Also ist die Funkionsweise wie ein "normales" Laufwasserkraftwerk (Flusskraftwerk), zusätzlich jedoch wird auch das einströmende Wasser in das Staubecken (während der Flut) durch die Turbinen geleitet. Somit hat man eine Stromerzeugung, die sowohl beim höchsten als auch beim niedrigsten Wasserstand möglich ist. Um jedoch diese doppelseitige Nutzung des Kraftwerks zu gewährleisten, hat die Turbine für den Betrieb in beide Strömungsrichtungen verstellbare Schaufelräder, die sich jeweils auf die Strömungsrichtung und Strömungsgeschwindigkeit einstellen lassen. Eine Alternative dazu ist eine Umleitung, sodass das Wasser, egal aus welcher Richtung kommend, die Turbine nur von einer Seite antreiben kann. Das derzeit größte Projekt ist das schon ab 1961 gebaute Gezeitenkraftwerk an der Mündung der Rance am Golf von Saint-Malo (Nordwestfrankreich). Weitere kleinere Kraftwerke gibt es u. a. in Kanada, Russland und China.
Beispiele:
Standort/ Fertigstellung Leistung
St. Malo (Frankreich) - 1966 - 240 MW
Fundy-Bay in Neuschottland (Kanada) - 1984 - 20 MW
Jiangxia in der Provinz Zhejiang (China) - 1986 - 10 MW
Murmansk (Russland) - ? - 0,4MW

2.2. Das Pumpspeicherkraftwerk Das Pumpspeicherkraftwerk ist ein Wasserkraftwerk,das zu Spitzenlastzeiten zusätzlichen Strom einbringen soll. Bei geringer Stromnachfrage wird Wasser in hoch gelegene Speicherbecken gepumpt, um als Energiespeicher (potentielle Energie) zu dienen. Bei höherer Nachfrage an elektrischen Strom kann eine Turbine mit dem abfließenden Wasser angetrieben werden. Der Vorteil liegt darin, dass ein ungeplanter höherer Bedarf an Energie gedeckt werden kann durch das schnelle Ablassen des Wassers. Andersherum werden die Speicher wieder aufgefüllt. In Deutschland gibt es 30 große und kleine Pumpspeicherkraftwerke. Das neueste und leistungsfähigste ist das Pumpspeicherwerk Goldisthal (1.060 MW und somit das Größte überhaupt).

3. Probleme durch Wasserkraftwerke für die Natur und Menschen

Kleine und mittlere Anlagen lassen sich problemlos in bestehende Ökosysteme integrieren. Großprojekten von bis zu einigen tausend Megawatt erfordern nicht nur höheren Aufwand, sondern können auch ökologische und soziale Folgen aufweisen. (Zwangsumsiedlungen, oft verbunden mit Verelendung, Verlust fruchtbaren Ackerlands im Staugebiet, fehlender Eintrag fruchtbarer Schlämme auf Ackerland in Staudammnähe, Gefahr des Umkippens der Stauseen, Behinderung von Fischwanderungen und Rückgang des Fischfangs, Schaffung optimaler Nährböden für eine Vielzahl von Erregern (Darminfektionen) und Brutgebiete für Moskitos (Malaria), Grundwasseranstieg (Versumpfung) u.a.) In Europa werden Wasserkraftwerke vorwiegend in gebirgigen Lagen errichtet, wo sie hohe Leistung bei geringem Flächenbedarf erbringen. Trotzdem hat man das Problem der Zerstörung seltener Biotope (Artensterben).

4. Wasserkraft in Deutschland

Die Wasserkraft ist in Deutschland nur noch wenig ausbaufähig. Durch systematische Reaktivierung von kleineren Anlagen (die z.T. wegen ungünstiger Bedingungen stillgelegt worden sind) sowie die Sanierung und Modernisierung der Anlagen in Betrieb könnte den Anteil der Wasserkraft an der Stromversorgung ökologisch vorteilhaft auf etwa 6 Prozent steigern.

5. Vorteile der Wasserkraft

· hoher Wirkungsgrad. (ein hoher Prozentsatz der eingesetzten Energie wird in Strom verwandelt)
· keine Freisetzung von Schadstoffen
· Wärmeabgabe an die Umgebung ist sehr gering (da praktisch keine Abwärme)


Quelle:
http://www.umweltlexikon-aktuell.de/fp/archiv/RUBwasser/Wasserkraft.php
http://www.thema-energie.de/category/show_category.cfm?cid=1666
http://de.wikipedia.org/wiki/Wasserenergie
www.stadtwerke.clausthal.harz.de
http://www.umweltdatenbank.de/lexikon/wasserkraft.html