Schon vor über 2000 Jahren wurden Wassermühlen gebaut. Wie sieht Wasserkraft heute aus?
Eines hat sich nicht geändert, die Physik. Egal ob klackende Wassermühle oder Francis-Turbine, mehr Energie als in dem Wasser steckt, kann nicht heraus kommen. Die Energie des Wassers stammt aus dem Höhenunterschied, den des zurücklegen muss. Der größte Höhenunterschied zählt dabei leider nicht – der Weg der Regentropfen aus den Wolken auf den Boden. Um so höher der Boden ist, auf den die Regentropfen fallen, um so mehr Energie lässt sich aus Wasserkraft gewinnen. Dabei ist es natürlich äußerst praktisch, dass Gebirge dazu tendieren Wolken aufzustauen und gerade in den Bergen für besonders viel Regen zu sorgen.

Mit einem Höhenunterschied von einem Meter hat ein Liter Wasser ganze 10 Joule Energie. Eine perfekte Wasserturbine, die bei einem Höhenunterschied von einem Meter aus einem Liter Wasser pro Sekunde Strom erzeugt, hätte eine Leistung von nur 10 Watt. (Ein Watt ist ein Joule pro Sekunde.) Wasser von der Duschbrause laufen zu lassen und daraus Strom gewinnen zu wollen, ist also keine gute Idee. Ein Liter Wasser alle 6 Sekunden bei einem Höhenunterschied von 2 Metern bringt uns bestenfalls 3 Watt Strom.

Wenn man ernsthaft große Mengen Strom erzeugen will, braucht man möglichst große Wassermengen und große Höhenunterschiede. Durch einen Fluss die die Neiße in Guben fließen pro Sekunde 30 Tonnen Wasser. Zwei kleine Kraftwerke liefern in der Stadt mit knapp 2 Meter Höhenunterschied jeweils bis zu 600kW Leistung. (Tatsächlich variiert der Durchfluss. Die 600kW erreichen sie nur, wenn der Durchfluss etwas höher als 30 Tonnen pro Sekunde ist. Im Jahresschnitt erreichen beide Kraftwerke nur 250kW.)

Die beiden Kraftwerke erzeugen zusammen etwa so viel Strom wie drei 1-MW Windturbinen, 12,5 Hektar im Solarpark Lieberose oder etwa 300 Hektar (3 Quadratkilometer) Maisfelder, die eine Biogasanlage füttern. Das ist nicht viel. Mit einem großen Höhenunterschied lässt sich viel mehr erreichen.

In Österreich, wo wirklich große Höhenunterschiede keine Seltenheit sind, steht das Kraftwerk Kaunertal. Es wird von einem Stausee gespeist, der 800m über dem Kraftwerk angelegt wurde. Eine unterirdische Röhre verbindet den Stausee mit dem Kraftwerk, wo das Wasser unter hohem Druck aus der Röhre in eine Turbine schießt und dort knapp 400 Megawatt Strom erzeugen kann. Das alles mit einem Wasseraufkommen von 320mio Tonnen im Jahr, oder nur etwa 10 Tonnen pro Sekunde.

Natürlich sind Höhenunterschiede von knapp einem Kilometer eher selten. Einige der größten Wasserkraftwerke konnten deshalb nur gebaut werden, wo große Flüsse einen Wasserfall bilden, wie etwa die Niagara Fälle. Bei den Niagara Fällen, wurde der Fluss noch vor den Wasserfällen mit einem Kanal abgezweigt und durch ein Bauwerk mit Turbinen am unteren Ende geleitet. Je nach dem wieviel Wasser zur Stromerzeugung abgezweigt wird (und wieviel überhaupt ankommt), fließt entsprechend mehr oder weniger Wasser über die Niagarafälle. Die 2,5GW dieses Kraftwerks machen es aber längst nicht zum größten der Welt.

Ganz anders als den Niagara Fällen, erging es dem Guaira Wasserfall.  Dort wurde eine Staumauer vor dem Wasserfall errichtet und die Wasserfälle zerstört. Der entstehende Stausee speist das 14GW Itaipu Wasserkraftwerk, das heute nicht nur 90% von Paraquay, sondern auch einen erheblichen Teil Brasiliens mit Strom versorgt.

Ein Wasserfall bietet sich deswegen als Standort an, weil man so nur eine minimale Fläche Land überfluten muss. Der Drei-Schluchten-Staudamm in China wurde hingegen nicht an einem Wasserfall gebaut, ganz im Gegenteil. Dieser Damm hat neben der Funktion als Kraftwerk eine viel wichtigere Aufgabe – er soll das Regenwasser des Monsuns aufhalten und den Hochwassern des Jangtze ihre Zerstörungskraft nehmen. Dazu braucht der entstehende Stausee ein möglichst großes Volumen, was nur die drei Schluchten bieten können, ohne die Überflutungsfläche noch größer werden zu lassen.

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Kommentare (10)

  1. #1 bruno
    12. Mai 2015

    Wie sieht Wasserkraft das heute aus? (1.abs)
    …immer diese google-translations ;)

    • #2 wasgeht
      12. Mai 2015

      Daran merkt mal mal wieder, wie ich Artikel schreibe. Ursprünglich stand da ein längerer Satz oder auch zwei, auf den die Frage “Wie sieht das heute aus?” folgen sollte. Ich habe mich dann für die Variante mit dem kurzen Satz entschieden und die Korrektur des zweiten verbastelt.

  2. #3 bruno
    12. Mai 2015

    ich störe mich an einfachen schreibfehlern nicht mehr besonders… aber ich bin auch mindestens auf fünf sinnvolle varianten gekommen, wie es eigentlich hätte heissen sollen. erstaunlich :)

  3. #4 bruno
    12. Mai 2015

    ..bei der wiki nochmal quergelesen:

    Im 20. Jahrhundert sind drei Millionen Menschen in den Fluten des Jangtsekiang ums Leben gekommen.

    ..war mir so auch nicht bekannt.
    andererseits sind die ökologischen folgen sicherlich noch nicht in gänze überschaubar…
    anderer (mieser) fakt (völlig ot):

    Zwar wird Korruption in China scharf verfolgt, allerdings wird auch verfolgt, wer darauf aufmerksam macht..

    ..das heisst dann loose/ loose – oder?

    • #5 wasgeht
      12. Mai 2015

      Korruption ist in China ein generelles Problem, wenn auch sehr unterschiedlich von Provinz zu Provinz. Gerade in wohlhabenderen Provinzen ist es weniger schlimm (bessere Bezahlung der Beamten und andere Möglichkeiten um Geld zu verdienen hilft dabei sehr). Allerdings sind die wohlhabenderen Provinzen an der Küste und der Staudamm ist es nicht.

      Dabei darf man nicht vergessen, dass die Provinzen das sind, was man in Europa ein großes Land nennen würde. Guangdong, die größte Provinz, hat fast so viele Einwohner wie Japan oder Russland.

      Die Zentralregierung geht schon aus Eigeninteresse durchaus ernsthaft gegen Korruption vor und hat deswegen meistens auch einen halbwegs guten Ruf in der Bevölkerung. (Das ist in den reicheren Provinzen eher umgekehrt. Dort herrscht eher Zynismus. Man kann von einem chinesischen Mitbewohner so manches lernen.)

      Aber wenn sich in einer Provinz, in einem Bezirk oder in einem Landkreis auf lokaler Ebene die Korruption breit gemacht hat, dann kann es passieren, dass die Bevölkerung zwischen die Räder der lokalen und übergeordneten Ebene kommt, wenn sie auf Korruption aufmerksam macht.

  4. #6 bruno
    12. Mai 2015

    …ja, es sollte jeder seinen eigenen chinesischen … mitbewohner … haben ;)
    die haben deutlich besseres insiderwissen. tx!

  5. #7 rolak
    14. Mai 2015

    klackende Wassermühle

    Klackend nur wenn die stevinschen Optimierung des Holzgetriebes mißachtet wurde, die aufgrund der deutlichen Effizienzsteigerung mit zur ebenso deutlichen Vormachtsstellung der Niederlande beitrug und aufgrund der drastischen Lautstärkereduzierung im laufenden Betrieb selbst direkt neben dem oberen Ende der Königswelle normale Gespräche ermöglicht.

    Mathematik in Aktion ;-)

    • #8 wasgeht
      14. Mai 2015

      Ich komme in Versuchung, das Wort durch plätschernd, rauschend oder ähnliches zu ersetzen. Das war doch nur für die Atmosphäre!
      (Und ja, ich versteh schon. Danke für den Beitrag!)

    • #9 rolak
      14. Mai 2015

      durch plätschernd, rauschend oder ähnliches zu ersetzen

      Frühkindliche Prägung quillt bei der Wortwahl aus allen Poren… ‘rollend, rhythmisch knarrend’ geht mir typischerweise durch den Kopf – und das Archiv schlug nach kleiner Recherche eine passende VideoSequenz aus BBCs “The Story Of Science”(Teil 4) vor, die sich sogar im www fand: so ab 6:25

  6. […] gab es einen Überblicksartikel über Wasserkraft und einen etwas spezielleren der sich hauptsächlich mit Schiffsmühlen und modernen Konzepten dazu […]