Wasser – Kontinuierliche Kraft vom Berg ins Tal
Wasser birgt potentielle Energie mit einer immensen Strömungs- und Druckkraft. Bereits vor 3000 Jahren erkannten die Menschen die Kraft alternativer Energieträger und entwickelten Wasserräder und Windmühlen. Heute wird Energie aus Wasserkraft in Deutschland in über 660 Kraftwerken mit einer gesamten Ausbringungsleistung von über 16 GWh gewonnen. Mit der Nutzung von 70% der wirtschaftlich sinnvoll erschließbaren Fläche, hat Deutschland sein Potential noch nicht ausgeschöpft.
Doch trotz dieser beeindruckenden Zahlen findet Wasserkraft an der Gesamtstromerzeugung recht wenig Anteil, da das gesamte Energiepotential nicht besonders hoch ist. Zum Vergleich: Der Energiebedarf belief sich 2007 auf über 600 Terrawattstunden.
Zum Vergleich: Eine normale Einwohnerstadt wie Düsseldorf verbraucht ca. 500 Gigawattstunden jährlich – Berlin hingegen, Sitz vieler Firmen und der Regierung, verbraucht jährlich bis zu 72.000 Gigawattstunden.
Kraftwerke in Deutschland
Zwei bewährte Kraftwerke kommen zum Einsatz:
- bewährte Laufwasserkraftwerke
- effiziente Speicherkraftwerke
Laufwasserwerk
Die in Deutschland befindlichen Laufwasserwerke erzeugen jährlich annähernd 20 Terrawattstunden Strom. Aufgrund der geringen Regelbarkeit trägt diese Energiequelle zur Grundlastversorgung bei. Technisch gesehen ist die geringe Regelbarkeit ein Nachteil, aus Sichtweise der Verfügbarkeit jedoch positiv; die Wasserkraft der Laufwasserkraftwerke ist damit permanent vorhanden, anders als Windkraft. Die ökologische Beeinträchtigung einer solchen Anlage kann reduziert werden, wenn Strom-Bojen eingesetzt werden.
Speicherkraftwerk
Speicherkraftwerke lassen sich Vorzugsweise nutzen, wenn ein natürlicher Höhenunterschied besteht. Kraftwerke, die einen solchen Höhenunterschied künstlich herstellen, werden Pumpspeicherkraftwerke genannt. Die Kraftwerke finden Anwendung, weil durch den Transport von Wasser elektrische Energie in potentielle Energie umgewandelt und damit auch gespeichert werden kann. Es existieren ca. 30 Speicherkraftwerke in Deutschland. Der geringe Energieverlust von 10% bis maximal 25% macht diese Speicherform sehr attraktiv bei nichtausgenutzter Grundlast.
Weltweit einsetzbare Kraftwerke
Es gibt noch weitere erstaunliche Möglichkeiten, sich die Kraft des Wassers nutzbar zu machen. Allerdings sind diese alternativen Nutzungsmöglichkeiten in Deutschland nicht sinnvoll umsetzbar:
- neuartige Osmosekraftwerke
- Gezeiten- und Meeresströmungskraftwerke
- Wellenkraftwerke
- Gletscherkraftwerke
Gezeiten- und Meeresströmungskraftwerk
Gezeitenkraftwerke – Aufgrund des geringen Tidenhubs im norddeutschen Wattenmeer leider nicht effizient genug. Der Tidenhub, also der Höhenunterschied der Gezeiten, wird durch die Erdrotation verursacht. Es ist damit auch eine für den Menschen unerschöpfliche und stets nutzbare Energiequelle.
Meeresströmungskraftwerke sind noch visionäre Mammutprojekte, von denen bisher nur wenige Prototypen oder Forschungseinrichtungen entwickelt wurden. Sie könnten weltweit ein immenses Energiepotential abschöpfen.
Wellenkraftwerk
Wellenkraftwerke nutzen die permanente Wellenbewegung des Meeres vor Küsten entweder durch Einsatz einer pneumatischen Druckkammer oder mittels sogenannter Seeschlangen. Letzteres sind Stahlröhren mit hydraulisch betriebenen Pumpen, die einen Generator antreiben. Die aktuellen Prototypenanlagen rentieren sich erst nach 90% der Einsatzzeit. Technische Verbesserungen innerhalb der nächsten 15 Jahre sollen den Amortisierungszeitraum verkürzen.
Osmosekraftwerk
Eine sehr kreative Form der Energienutzung stellt das Osmosekraftwerk in Norwegen dar. Hierbei findet das physikalische Prinzip der Osmose (übersetzt: Flüssigkeitsaustausch) gezielte Anwendung. Zwei Flüssigkeiten unterschiedlichen Salzgehaltes vermischen sich zu einer Lösung. Eine speziell durchlässige Membran zwischen diesen Flüssigkeiten macht den Druck nutzbar, den der osmotische Vorgang auf die Membran ausübt. Ein Osmosekraftwerk kann angeblich die Leistung eines durchschnittlichen Kernkraftwerkes erreichen. 2020 sollen in Norwegen 10% des Energiebedarfs aus solchen Kraftwerken kommen.
Energiebilanz
Beachtenswert ist, dass einige dieser Neuentwicklungen eine hervorragende Energiebilanz aufweisen, d.h. der Energiebedarf zur einmaligen Herstellung (“Seeschlange”) oder die permanente Energiezufuhr für Wartung oder Reparatur (“Laufwasserkraftwerke”) ist gering.
Es ist zu konstatieren, dass ein enormes Energiepotential durch die Verknüpfung kombinationsfähiger Anlagen gegeben ist, deren wirtschaftliche Leistungsfähigkeit damit zunimmt. Damit bilden die alternativen und emissionsfreundlichen Wasserkraftwerke eine kleine, aber bedeutsame Rolle im deutschen Gesamtenergiehaushalt.
