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Wie wird Strom aus Wasserkraft erzeugt?

Wasserkraft ist eine wichtige Säule im globalen Energiemix. Mit ihr wird klimaneutraler Ökostrom gewonnen. Wie Strom aus Wasserkraft erzeugt wird, welche Arten von Wasserkraftwerken es gibt, wie sie funktionieren und welche Vorteile Wasserkraft hat – einfach erklärt.

Die Energie des Wassers nutzen Menschen schon seit mehreren tausend Jahren. Wasserräder trieben zum Beispiel lange Zeit Mühlen an und mahlten Getreide. Ende des 19. Jahrhunderts entstand in England das erste Wasserkraftwerk, das die Bewegungsenergie des Wassers in Strom umwandelte und Lampen zum Leuchten brachte. Mittlerweile leistet die Wasserkraft zusammen mit den anderen erneuerbaren Energien Sonne, Wind, Biomasse und Geothermie einen zentralen Beitrag zur Energiewende. 16 % des Gesamtstroms weltweit wird mit Wasserkraft erzeugt. Bei der Produktion von Ökostrom ist Wasserkraft weltweit mit 58 % sogar die wichtigste Energiequelle unter den Erneuerbaren. 

So wird Strom aus Wasserkraft gewonnen  

Wasserkraftwerke wandeln die Strömungsenergie des Wassers in elektrischen Strom um. Dafür wird Wasser aus Gewässern wie Flüssen oder Seen auf einem höheren Niveau gestaut. Das Wasser wird durch ein Rohr nach unten auf eine Turbine im Inneren des Wasserkraftwerks geleitet, es entsteht Druck. Je höher das Gefälle ist, desto mehr Druck entwickelt das Wasser. Dadurch treibt es die Turbine an und sie beginnt sich zu drehen. Die Turbine setzt wiederum einen Generator in Gang, der die mechanische Rotationsenergie in elektrische Energie umwandelt. Oft ist Wasserkraftanlagen ein Umspannwerk angegliedert. Der aus Wasserkraft gewonnene Strom wird dorthin weitergeleitet, mit Hilfe von Transformatoren auf die passenden Spannungsebenen gebracht und ins Stromnetz einspeist. Von dort aus gelangt er in die Steckdosen zu Hause.

Verschiedene Arten von Wasserkraftwerken

Es gibt verschiedene Arten von Wasserkraftwerken. Je nach Anlagetyp nutzen sie Wasserkraft etwas unterschiedlich. Das sind die gängigsten Arten: 

Laufwasserkraftwerke

Laufwasserkraftwerke machen die Energie von fließenden Gewässern wie Flüssen oder Kanälen nutzbar. Die relativ niedrige Fallhöhe dieser Anlagen kann gesteigert werden, indem das Flusswasser oberhalb des Kraftwerks durch eine Wehranlage gestaut wird. Das Wasser des Flusses fließt kontinuierlich durch das Wasserkraftwerk. So wird immer ungefähr die gleiche Menge an Strom erzeugt. Deshalb tragen Laufwasserkraftwerke dazu bei, die Grundlast an Strom zu decken, die den ganzen Tag über gebraucht wird. 

Speicherkraftwerke

Speicherkraftwerke finden sich an Stauseen oder Talsperren mit hohen Gefällen. Das Wasser fließt nicht stetig in die Kraftwerke, sondern wird oberhalb davon in großen Sammelbecken durch eine Staumauer oder einen Staudamm aufgehalten. Bei Bedarf wird Wasser abgelassen und in Turbinen geleitet. Speicherkraftwerke können sowohl die Grundlast abdecken, als auch im Spitzenlastbetrieb eingesetzt werden, wenn mehr Strom benötigt wird. 

Pumpspeicherkraftwerke

Pumpspeicherkraftwerke können zwischen Stromproduktion und Stromspeicherung wechseln. Sie besitzen ein höher liegendes Oberbecken und ein niedrigeres Auffangbecken und brauchen nicht unbedingt einen natürlichen Zufluss von Wasser. Wenn der Bedarf an Elektrizität steigt, wird das Wasser aus dem Oberbecken durch eine Turbine nach unten in das Auffangbecken geleitet. So kann innerhalb von Sekunden Strom produziert werden. Ist gerade mehr Strom im Netz vorhanden, als gebraucht wird, zum Beispiel über Nacht, wird damit eine elektrische Pumpe angetrieben. Diese pumpt das Wasser wieder hoch in das Oberbecken. So kann Elektrizität als potenzielle Energie des Wassers zwischengespeichert werden, bis sie wieder abgerufen wird. 

Gezeitenkraftwerke  

An Meeresbuchten oder Flussmündungen gebaute Gezeitenkraftwerke nutzen den Wechsel von Ebbe und Flut, um Strom zu erzeugen. Die Turbinen befinden sich in einem Deich oder Damm. Das einströmende Wasser der Flut lässt die Turbinen in die eine Richtung drehen, das abströmende Wasser bei Ebbe in die andere. Gezeitenkraftwerke brauchen einen relativ hohen Tidenhub von etwa fünf Metern (Unterschied der Pegelhöhe zwischen Ebbe und Flut). 

Wasserkraftwerke können noch nach anderen Kriterien wie Fallhöhe oder Leistung unterschieden werden. So spricht man bei einer Fallhöhe bis zu etwa 25 Metern von Niederdruckkraftwerken, bei bis zu 100 Metern von Mitteldruckkraftwerken und ab höheren Gefällen von Hochdruckkraftwerken. Die Übergänge dabei sind fließend. 

Vorteile von Strom aus Wasserkraft 

  • Der aus Wasserkraft gewonnene Ökostrom liefert saubere Energie: Er ist CO2-neutral und umweltfreundlich.
  • Wasser ist als erneuerbare Energie fast unbegrenzt verfügbar. 
  • Durch Wasserkraftwerke werden keine wertvollen Ressourcen verbraucht. Das Wasser fließt nach der Nutzung zur Stromerzeugung wieder zurück in den globalen Wasserkreislauf. 
  • Wird mehr Wasserkraft zur Stromproduktion eingesetzt, werden fossile Energien wie Öl oder Kohle geschont.
  • Wasserkraft kann zuverlässig Strom liefern, denn sie ist im Vergleich zu anderen erneuerbaren Energien wie Sonne und Wind weniger wetterabhängig.
  • Wasserkraftwerke haben einen hohen Wirkungsgrad. Bei großen, modernen Wasserkraftanlagen liegt er bei über 90 %. 
  • Speicherkraftwerke dienen neben der Stromproduktion auch dem Hochwasserschutz.

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