Wasserkraft
Technologie
Wasserkraft
Es war 1895 an den Niagara-Fällen im Bundesstaat New York. Das erste Großkraftwerk zur Erzeugung von Wechselstrom nimmt den Betrieb auf. Die Leistung beträgt 78 MW.
Der von Nicola Tesla (1856-1943) entdeckte Wechselstrom erlaubte nun erstmals die Übertragung des so erzeugten Stroms über weite Entfernungen. Die Elektrifizierung der Welt nahm so ihren Anfang. Mit der Erneuerbaren Energie Wasserkraft.
Welche Bedeutung hat Wasserkraft heute?
Statistik
Strom in Strömen
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Lorem ipsumMit einem Anteil von 15,9 % an der weltweiten Stromerzeugung, liegt Wasserkraft 2020 auf Platz der 3 der wichtigsten Energiequellen. Sie ist damit weltweit die mit Abstand wichtigste erneuerbare Energiequelle. Hätten Sie das gedacht?
Weltweit gibt es über 1300 GW Wasserkraft. Das entspricht dem ca. 40-fachen des deutschen Strombedarfs. Hätten Sie das gedacht?
Nach China besitzt Europa die größten Wasserkraftkapazitäten. Sie verteilt sich auf Länder mit günstigen geographischen Voraussetzungen, also Norwegen und die Alpenländer, aber auch Frankreich, Spanien und Schweden.
In Deutschland gibt es rund 7.300 Wasserkraftanlagen – vorwiegend in Bayern, Baden-Württemberg und Sachsen – mit einer installierten Leistung von etwa 5.600 Megawatt (MW), also 5,6 GW. Dabei erbringen 6.900 Anlagen (94%) eine installierte Leistung von unter 1 MW und gelten dementsprechend als Kleinwasserkraftanlagen.
Leider ist der Ausbau aus umweltökologischer Sicht nicht überall umsetzbar. In Deutschland wird daher auch die Bedeutung der Wasserkraft für eine moderne Energieversorgung regelmäßig völlig unterschätzt.
Potentiale
Unsere Nachbarn können das!
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Ringedalsvatn Stausee, bei Odda, Provinz Hordaland, NorwegenNorwegen produziert über 98 % seiner Energie aus Wasserkraft – regenerative Energie im Überfluss! Auch die Schweiz und Österreich haben seit langen großen Kapazitäten aufgebaut. Was heißt das für Deutschland?
In der Schweiz, Österreich und Norwegen ist Wasserkraft der mit Abstand wichtigste Energieträger. In Deutschland ist ein Ausbau der Wasserkraft nur sehr eingeschränkt möglich. Einerseits wegen der mangelnden Topographie, aber auch aus umweltökologischer Sicht ist nicht viel umsetzbar. In unseren Nachbarländern sieht das anders aus.
Die Forschungsabteilung der Deutschen Bank hat schon 2010 ermittelt, dass in Europa rund 36 % des wirtschaftlichen und technischen Potentials an Wasserkraft ungenutzt bleibt. Vor allem in den Balkanländern wird nur 40% des Potentials tatsächlich genutzt, in Westeuropa sind es 72 %.
Kann uns nicht egal sein, was in anderen Ländern möglich ist? Das ist nicht so. Europa ist ein Binnenmarkt. Das ist auch – in immer größerem Umfang – auch beim Strom so.
Netze
Stabiler Verbund
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Lorem ipsumDas europäische Verbundsystem (EV) ist ein europaweites Stromnetz aus Hochspannungsleitungen. Europa steht gemeinsam unter Strom. Niemand ist allein. Daher ist entscheidend, was alle gemeinsam im Verbund tun.
Es existieren in Europa mehrere voneinander getrennte Verbundsysteme. Das größte ist das zentraleuropäische Verbundnetz (UCTE). Der Stromaustausch erfolgt auf der Hochspannungsebene von 220 kV und 400 kV. So können Schwankungen im Verbrauch und in der Erzeugung besser ausgeglichen werden, als wenn jedes Land ein alleinstehendes Stromversorgungsnetz hätte.
Bei steigender Einspeisung schwankender Energien, wie Sonne und Wind, ist Wasserkraft die ideale Ergänzung, um diese Schwankungen auszugleichen. Ein europäisches Paradebeispiel für den Austausch von Wasserenergie ist NORDLINK.
Die 2020 fertig gestellte Nordlink-Verbindung zwischen Norwegen (Tonstad) und Deutschland (Büsum) bringt bis zu 1,4 GW „Wasserkraft-Strom“ zu uns und leitet – wenn „Ebbe“ in den Speichern ist – Windstrom nach Norwegen. Eine weitere Leitung ist mit NorGer in Planung. Die Stromleitung NorNed in die Niederlande ist in Betrieb. Skandinavien und Kontinentaleuropa wachsen auch beim Strom weiter zusammen.
Im Verbund der Europäer ist Wasserkraft daher auch für die Energieversorgung in Deutschland von zentraler Bedeutung.
Speichertechnik
Von Pumpen und Speichern
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Stausee Linthal des Pumpspeicherkraftwerks Linth-Limmern, Kanton Glarus, SchweizWährend bei Speicherkraftwerken meist ein Fluss zu einem Stausee angestaut wird, um dann das Wasser kontrolliert über die Turbinen abzulassen, benötigt man bei Pumpspeicherkraftwerken zwei Seen und einen Berg. Wie das?
Das Wasser wird durch elektrische Pumpen in einen höher gelegenen Speichersee gehoben. Beim Ablassen des Wassers in den tiefer gelegenen Speichersee werden Turbinen zur Stromerzeugung angetrieben. So nehmen Pumpspeicherwerke in nachfrageschwachen Zeiten ein Überangebot von elektrischer Energie aus dem Stromnetz auf und geben es zu Zeiten der Spitzenlast wieder ins Netz ab.
Pumpspeicherkraftwerke sind mit einem Wirkungsgrad von über 70% die effizienteste Technik, um Strom in großem Maßstab zu speichern. Allerdings sind sie nur für das Abfangen der täglichen Lastspitzen sehr geeignet. Eine längerfristige Energiespeicherung über Tage und Wochen ist meist unwirtschaftlich.
In Deutschland gibt es Pumpspeicher mit ca. 7 GW Nennleistung. In Norwegen können Wasserkraftwerke bis zu ca. 22 GW zu Pumpspeichern ausgebaut werden.
Die recht alte Technik ist überaus zukunftsfähig. Pumpspeicherwerke harmonisieren sehr gut mit schwankenden Einspeisungen aus Sonne und Wind und tragen damit hervorragend zur Stabilisierung des gesamten Netzes bei.
Wasserkraft 2.0
Neue Techniken für eine alte Idee
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Gezeiten-Turbine, Orkney, SchottlandVöllig neue Techniken sind in der Entwicklung, die der Wasserkraftnutzung weltweit völlig neue Perspektiven geben. Sie lassen sich grob in drei Gruppen einteilen: Wellenkraftwerke, Gezeitenkraftwerke und Strömungskraftwerke.
Wellenkraftwerke nehmen die Energie auf, die sich aus dem Wellengang des Meeres ergibt. Das stete Auf und Ab führt zu einer stetigen Stromproduktion. Strömungskraftwerke sind Turbinen, die meist mit einem windkraftähnlichen Rotor versehen sind und unter Wasser in starke Strömungen eingesetzt werden.
Gezeitenkraftwerke nutzen den Tidenhub zwischen Ebbe und Flut zur Energiegewinnung. Hier gibt es stationäre Lösungen an Land, aber auch mobile Turbinen, die die Strömungen des Tidenhubs nutzen.
Alle diese Techniken sind in der Entwicklung. Welcher Ansatz sich durchsetzt, bleibt abzuwarten. Das gilt auch für neuartige Pumpspeicherwerke auf dem offenen Meer.
Sollten Sie sich intensiver damit beschäftigen wolle, sollten Sie eine Reise auf die Orkney-Inseln nördlich von Schottland planen. Dort ist das Mekka dieser innovativen Technologien und auch der Sitz des European Maritime Energy Centre (EMEC).
Wasserkraft
Vom Strom zur Spannung in Strömen
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Niagara-Fälle, USAEs war 1895 an den Niagara-Fällen im Bundesstaat New York. Das erste Großkraftwerk zur Erzeugung von Wechselstrom nimmt den Betrieb auf. Die Leistung beträgt 78 MW.
Der von Nicola Tesla (1856-1943) entdeckte Wechselstrom erlaubte nun erstmals die Übertragung des so erzeugten Stroms über weite Entfernungen. Die Elektrifizierung der Welt nahm so ihren Anfang. Mit der Erneuerbaren Energie Wasserkraft.
Welche Bedeutung hat Wasserkraft heute?
Leistung
Watt-Gigant
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Hoover Damm, am Colorado River, Arizona, USADer Hoover Damm ist wohl das bekannteste Wasserkraftwerk der Welt. Er wurde 1935 in Betrieb genommen und trägt mit 2,08 GW wesentlich zur Versorgung des Südwestens der USA bei. Aber wie viel ist 2,08 GW?
Die elektrische Leistung des Hoover Damm beträgt 2.080 MW bzw. 2,08 GW. Mal ganz ehrlich, können Sie sich unter Gigawatt (GW) etwas vorstellen? Wie viel ist das eigentlich? Ordnen wir das mal ein.
Der Stromverbrauch in Deutschland schwankt – je nach Tages- und Jahreszeit – zwischen mindestens 30 GW und maximal 80 GW. Der Hoover Damm produziert bei Nennleistung also eine Strommenge, die zwischen 2,6 % und 6,9 % der in Deutschland nachgefragten Strommenge entspricht.
Anders ausgedrückt, eines der leistungsstärksten Kernkraftwerke in Deutschland ist das KKW Brokdorf in Schleswig-Holstein. Brokdorf hat eine Kapazität von 1.480 MW (1,48 GW) und erreicht damit nur 70% des Hoover Damms.
Allerdings ist der Hoover Damm schon lange nicht mehr das größte Wasserkraftwerk. Auf der Liste der größten Wasserkraftwerke steht er nur noch Platz 84. Der Drei-Schluchten-Staudamm in China führt mit einer Leistung von 22,5 GW die Liste an. Rechnen Sie das doch mal selbst in die deutschen Strommengen um!
