Techniklexikon

Wasserkraft

Energietechnik, regenerierbare Energiequellen, einer der ältesten Energieträger und die wichtigste kommerzielle erneuerbare Energiequelle; ihr Anteil an der Weltstromerzeugung beträgt etwa 20%, an der bundesdeutschen Stromerzeugung etwa 5% (1996: 19,4 TWh / a). Das grösste bisher installierte Wasserkraftwerk der Welt, das zugleich auch das grösste Kraftwerk überhaupt ist, befindet sich an der Grenze zwischen Brasilien und Paraguay (Itaipu-Damm) mit einer installierten Leistung von 10,5 GW_el. Es wird geschätzt, dass derzeit nur etwa 15% des technisch nutzbaren Potentials bei Grosswasserkraftwerken genutzt werden. Bei einem weiteren Ausbau der (Gross-) Wasserkraft müssen allerdings soziale und ökologische Gesichtspunkte in Rechnung gestellt werden. Ein weiteres, mit geringeren Umwelt- und Sozialkosten verbundenes Potential wird in der Nutzung kleiner Wasserkraftwerke (< 2 MW_el) gesehen, mit denen weitere 560 TWh / a, entsprechend 5% des Weltstromverbauchs, erzeugt werden könnten. Die Stromerzeugung erfolgt entweder in Laufwasserkraftwerken oder in Pumpspeicherkraftwerken. Verwendet werden bei ersteren zumeist Kaplan-, Rohr- oder Durchströmturbinen (siehe Abb.). In Talsperrenspeicherkraftwerken wird Wasser aus Talsperren unter Ausnutzung grosser Fallhöhen unter Verwendung von Francis- oder Kaplanturbinen am Fuss der Staumauer zur Stromerzeugung ausgenutzt. Bei Bergspeicherkraftwerken werden hochgelegene natürliche oder künstliche Wasserspeicher über Rohrleitungen mit der talseitig befindlichen Turbine verbunden. Für die hierbei noch höheren auftretenden Fallhöhen kommen üblicherweise Pelton-Turbinen zum Einsatz. Beim Pumpspeicherkraftwerk wird nicht eigentlich Energie erzeugt, sondern Wasser mit (billigem) Nachtstrom auf ein höheres Niveau gepumpt, von dem es zu Spitzenlastzeiten zur Stromerzeugung abgelassen werden kann. Eine gänzlich andere Nutzung der Wasserkraft erfolgt in Gezeitenkraftwerken, bei denen nicht die Sonnenenergie, sondern die aus der kombinierten Gravitationswirkung von Sonne und Mond resultierende Energie der Gezeiten ausgenutzt wird. Derartige Kraftwerke sind allerdings bisher kommerziell kaum realisiert worden. (Energietechnik)

 

Wasserkraft: Aus Wasserkraft erzeugte elektrische Energie weltweit (1991) und technisches Potential.

bottom:solid gray 1.0pt;border-right: none;mso-border-top-alt:solid gray .75pt;mso-border-left-alt:solid black .75pt; mso-border-bottom-alt:solid gray .75pt;padding:0cm 1.5pt 0cm 1.5pt; height:37.8pt\'> Region	bottom:solid gray 1.0pt;border-right:none; mso-border-top-alt:solid gray .75pt;mso-border-bottom-alt:solid gray .75pt; padding:0cm 1.5pt 0cm 1.5pt;height:37.8pt\'> aus Wasserkraft erzeugte elektrische Energie 1991 [TWh]	bottom:solid gray 1.0pt;border-right:none; mso-border-top-alt:solid gray .75pt;mso-border-bottom-alt:solid gray .75pt; padding:0cm 1.5pt 0cm 1.5pt;height:37.8pt\'> installierte Kapazität 1991 [GW]	bottom:solid gray 1.0pt;border-right:none; mso-border-top-alt:solid gray .75pt;mso-border-bottom-alt:solid gray .75pt; padding:0cm 1.5pt 0cm 1.5pt;height:37.8pt\'> technisches Potential [TWh / a]	bottom:solid gray 1.0pt;border-right:solid black 1.0pt; mso-border-top-alt:solid gray .75pt;mso-border-bottom-alt:solid gray .75pt; mso-border-right-alt:solid black .75pt;padding:0cm 1.5pt 0cm 1.5pt; height:37.8pt\'> genutzter Anteil [%]
Nordamerika	579,8	133,7	969	60
Westeuropa	405,3	136,7	910	45
ehem. UdSSR, Osteuropa	260,2	82,3	3994	7
Lateinamerika	390,0	94,0	3536	11
Nordafrika, Naher Osten	40,2	13,1	129	10
Afrika	45,1	16,5	1154	4
Pazifik	38,7	12,1	104	37
China	124,8	37,9	1923	6
Asien	397,4	100,7	2381	17
bottom:solid gray 1.0pt;border-right:none; mso-border-left-alt:solid black .75pt;mso-border-bottom-alt:solid gray .75pt; padding:0cm 1.5pt 0cm 1.5pt;height:37.8pt\'> WELT	bottom: solid gray 1.0pt;mso-border-bottom-alt:solid gray .75pt;padding:0cm 1.5pt 0cm 1.5pt; height:37.8pt\'> 2281,0	bottom:solid gray 1.0pt; mso-border-bottom-alt:solid gray .75pt;padding:0cm 1.5pt 0cm 1.5pt; height:37.8pt\'> 627,0	bottom:solid gray 1.0pt; mso-border-bottom-alt:solid gray .75pt;padding:0cm 1.5pt 0cm 1.5pt; height:37.8pt\'> 15100	bottom:solid gray 1.0pt;border-right:solid black 1.0pt; mso-border-bottom-alt:solid gray .75pt;mso-border-right-alt:solid black .75pt; padding:0cm 1.5pt 0cm 1.5pt;height:37.8pt\'> 15

 

Wasserkraft 1: Aufbau und Funktionsweise einer Durchström-Wasserturbine: walzenförmiges Laufrad mit gekrümmten Schaufeln, Leitapparat mit verstellbarer Zungendüse; Wasserführung: zweifach tangential durch das Laufrad; 1: Leitapparat, 2: Laufrad, 3: Gehäuse, 4: Wasserzufluss, 5: Wasserabluss.

Wasserkraft 2: Aufbau und Funktionsweise einer Francis-Wasserturbine: feststehender Leitapparat mit verstellbaren Leitschaufeln, Laufrad innenliegend; Wasserführung: Einströmung radial durch den Leitapparat in das Laufrad, Ausströmung axial; 1: Leitapparat, 2: Laufrad, 3: Gehäuse, 4: Wasserzufluss, 5: Wasserabluss.

Wasserkraft 3: Aufbau und Funktionsweise einer Kaplan-Wasserturbine: freistehenden Leitapparat mit verstellbaren Leitschaufeln, Laufrad mit festen oder ebenfalls verstellbaren Schaufeln; Wasserführung: radiale Einströmung in den Laufapparat, axiale Durchströmung des Laufrades; 1: Leitapparat mit verstellbaren Schaufeln, 2: Laufradnabe, 3: verstellbare Laufschaufeln, 4: Turbinenwelle, 5: Wasserzufluss, 6: Wasserabfluss.

Wasserkraft 4: Aufbau und Funktionsweise einer Pelton-Wasserturbine: Laufrad mit löffelartigen Schaufeln, Wasserzuführung mit hohem Druck über eine oder mehrere Düsen; 1: Laufrad, 2: Gehäuse, 3: Wasserzufluss, 4: Düse, 5: Wasserabfluss.