Wasserkraft gibt es schon seit Hunderten von Jahren, wenn auch in unterschiedlichen Formen. Von Wasserrädern und hölzernen Schächten bis hin zu der erstaunlichen Technologie, die wir heute haben, indem wir Stau-, Umleitungs- und Pumpspeicherkraftwerke nutzen.

Gegenwärtig ist sie weltweit die am meisten genutzte aller erneuerbaren Energien.

Was ist Wasserkraft?

Wasserkraft, HEP, ist eine Form der erneuerbaren Energie – Energie aus einer Quelle, die sich nicht erschöpft, wenn sie genutzt wird, wie Wind, Sonne und Wasser.

Die Wasserkraft nutzt die Kraft des Wassers, das sich bewegt, z. B. über einen Wasserfall fließt, und wandelt sie in Elektrizität um.

Das Konzept ist nicht neu; die alten Griechen und Chinesen bauten schon vor Hunderten von Jahren riesige Wasserräder und installierten sie in schnell fließenden Flüssen. Sie erkannten, dass nutzbare Energie entsteht, wenn das Wasser in Kaskaden von einem hohen zu einem niedrigeren Pegel hinabstürzt.

Wie wird Energie aus bewegtem Wasser gewonnen?

Wasserkraft wird in einem Kraftwerk erzeugt. Eines der größten Beispiele ist der Hoover-Damm.

Anstatt sich nur auf die kinetische Energie zu verlassen – die Energie, die ein Teilchen aufgrund seiner Bewegung hat -, nutzt das Kraftwerk die Kraft des Wassers, um eine Turbine anzutreiben. Die Turbine treibt einen Generator an, der die gewonnene Energie in Elektrizität umwandelt.

Der erzeugte Strom treibt das Kraftwerk an, und der Überschuss wird in andere Gebiete transportiert.

Wie ein Staudamm Strom erzeugt

Ein Staudamm ist eine von Menschenhand geschaffene Barriere, die den Durchfluss von Wasser einschränkt oder stoppt, um ein Reservoir zu schaffen.

Wasserkraft wird in Verbindung mit Staudämmen zur Stromerzeugung genutzt.

Zunächst wird ein großer Staudamm über einem See in großer Höhe errichtet, um ein Reservoir zu bilden.

Ein Generator befindet sich in geringerer Höhe, und der kontrollierte Abwärtsfluss des Wassers treibt eine Turbine und damit den Generator an. Der Generator wandelt die gesamte Energie in Strom um.

Wenn mehr Strom benötigt wird, kann der Wasserdurchfluss manuell erhöht werden, um den Bedarf zu decken.

Gleichermaßen kann der Wasserdurchfluss reduziert werden, wenn der Bedarf sinkt.

Diese Methode ist außerordentlich effizient und verhindert eine Überproduktion von Strom.

In einem idealen Klima gibt es immer genügend Niederschlag, um den Wasservorrat im Reservoir aufzufüllen. Wenn der Sommer besonders trocken war, gibt es immer einen Überschuss an Strom, um eine Pumpe anzutreiben und das Wasser wieder nach oben zu befördern.

Wasserelektrizität

Aus Wasser erzeugter Strom ist die meistgenutzte erneuerbare Energiequelle der Welt.

Die weltweit installierte Wasserkraftkapazität beträgt mehr als 1.295 GW.

Das sind mehr als 18% der weltweit installierten Stromerzeugungskapazität und mehr als 54% der weltweiten Kapazität zur Erzeugung von Strom aus erneuerbaren Energien.

Die Nutzung von Wasserkraft in den USA folgt diesen Trends nicht.

Es gibt mehr als 2.000 Kraftwerke, die 6,4 % der gesamten Stromerzeugungsleistung ausmachen.

Im Jahr 2019 hat die Windenergie jedoch zum ersten Mal seit mehr als einem Jahrzehnt die Wasserkraft bei der Erzeugungskapazität übertroffen.

Wasserkraft macht immer noch 25 % aller in Amerika genutzten erneuerbaren Energien aus.

Die Vorteile der Wasserkraft

Die Nutzung von Wasserkraft zur Stromerzeugung hat viele Vorteile:

Es handelt sich um eine erneuerbare Energie

Es gibt einen unerschöpflichen Vorrat an Wasser. Fossile Brennstoffe wie Kohle, Erdöl und Erdgas, sogar Uran, gehen irgendwann zur Neige.

Wasser wird durch Regenfälle ständig nachgefüllt.

Sie ist sauber

Sie verbrennt nicht wie fossile Brennstoffe und erzeugt daher keine Emissionen. Wasserkraft setzt keine Schadstoffe wie Ruß oder Schwefeldioxid frei.

Wasserkraft erzeugt kein Kohlendioxid, das Treibhausgas. CO2 aus der Stromerzeugung gilt als einer der Hauptverursacher des Klimawandels.

Sie ist sicherer

Nuklearenergie ist offensichtlich gefährlich, ihre Nebenprodukte verursachen große Entsorgungsprobleme. Wasserkraft stellt kein solches Problem dar.

Sie ist billig

Die Betriebskosten sind vernachlässigbar, Wasser ist ständig frei verfügbar, im Gegensatz zu Brennstoffen, die aus dem Boden gewonnen werden müssen.

Sie ist zyklisch

Die Wärme der Sonne verdampft Wasser aus dem Boden, das als Regen gefallen ist. Der Wasserdampf kondensiert in der Atmosphäre, bis die Wassertropfen schwer genug sind, um herabzufallen.

Der Zyklus ist konstant und sorgt dafür, dass die Wasserreservoirs auf natürliche Weise aufgefüllt werden.

Es ist flexibel

Die Stromerzeugung lässt sich einfach steuern, indem der Wasserdurchfluss angepasst wird.

Wenn der Stromverbrauch niedrig ist, wird der Durchfluss reduziert. Dadurch wird der Wasserstand in den Reservoirs für Spitzenzeiten mit hohem Verbrauch oder bei Trockenheit geschont.

Sie ist zuverlässig

Wasserkraft liefert eine konstante Energiequelle mit geringen Schwankungen.

Die Nachteile der Wasserkraft

Die Nutzung der Wasserkraft zur Stromerzeugung hat auch viele Nachteile:

Sie hat Auswirkungen auf die Umwelt

Wasserkraft mag wie eine umweltfreundliche Energie erscheinen. Das stimmt nicht unbedingt, denn für eine nennenswerte Stromerzeugung müssen große Dämme und Kraftwerke an Flüssen und Seen gebaut werden. Dies führt häufig zu Überschwemmungen auf den angrenzenden Grundstücken.

Grundstücke und Land, das von Wasser überflutet wird, ist für die Eigentümer mit hohen Kosten verbunden, sowohl emotional als auch finanziell.

Schäden für die Tierwelt

Wenn der natürliche Wasserfluss unterbrochen wird, kann dies enorme Auswirkungen auf Ökosysteme, Wildtiere und Lebensräume haben.

Durch die Verlangsamung des Wasserflusses erhöht sich natürlich die Temperatur. Leider schadet dies den Fischen und führt zum Tod vieler von ihnen.

Dämme behindern auch die Wanderungen einiger Fische.

Beeinträchtigung der Natur

Die geeignetsten Orte für den Bau von Dämmen und Kraftwerken sind Gebiete von außergewöhnlicher Schönheit. Es werden riesige Mengen an Bauarbeiten durchgeführt, nicht nur für die Errichtung des Staudamms, sondern auch für die Installation eines Umspannwerks und von Masten für den Stromtransport.

Es muss auch ein stark befahrenes Straßennetz vorhanden sein.

Alle diese Bauarbeiten führen oft zu einem Wertverlust der umliegenden Grundstücke und Immobilien.

Es ist vielleicht nicht so emissionsfrei wie einst gedacht

Wenn die Vegetation zerfällt, setzt sie Kohlendioxid frei. Überschwemmungen und Staunässe beschleunigen die Verrottung und können dazu führen, dass das schädliche Gas in der Nähe von Wasserkraftwerken in die Atmosphäre gelangt.

Kostenintensiver Bau

Der Bau jeder Art von Kraftwerk ist teuer, auch der eines Wasserkraftwerks.

Dies wird jedoch durch den Wegfall der Brennstoffkosten, den geringeren Personalaufwand und die niedrigen Wartungskosten etwas ausgeglichen.

Dürren

Die Erzeugung von Wasserkraft und die Energiepreise sind direkt mit der Verfügbarkeit von Wasser verbunden. Länger anhaltende Dürren könnten katastrophale Auswirkungen auf die Produktionskapazitäten haben.

Abschließende Überlegungen

Jede Energie, ob erneuerbar oder nicht, hat ihre Vor- und Nachteile, und die Vor- und Nachteile der Wasserkraft sind keine Ausnahme.

Obwohl vorgeschlagene Standorte aufgrund des Mangels an verfügbaren Stauseen und der exorbitanten Anfangskosten schwer zu finden sind, erfreut sich die Wasserkraft von Jahr zu Jahr größerer Beliebtheit.

Das liegt wahrscheinlich daran, dass sie sich gut mit anderen erneuerbaren Energien kombinieren lässt, sauber ist und Nachfragespitzen abdecken kann.