Wasserkraft

Seit Jahrhunderten ist bekannt, dass sich mit Hilfe von Wasser Energie gewinnen lässt. So wurden mit Wasserrädern in Form von Schöpfrädern frühe Formen einer automatischen Bewässerung in der Landwirtschaft verwirklicht. Die ersten Wasserschöpfräder sollen in Mesopotamien bereits um ca. 1200 v. Chr.  betrieben worden sein. In Deutschland ist die Benutzung von Wasserschöpfrädern seit dem 6.Jahrhundert belegt. Im Laufe der Zeit wurden Wassermühlen in Sägewerken, Mühlen und Hammerwerken eingesetzt und ersetzten zunehmend die Muskelkraft von Menschen und Tieren. Wasserräder trugen entscheidend zur frühen Industrialisierung bei. Die gegenwärtige Energiegewinnung aus Wasser unterscheidet sich vor allem dadurch von der ursprünglichen Nutzung, dass die Energie des Wassers heute vornehmlich mit Hilfe von Generatoren in Strom umgewandelt und nicht mehr direkt für den Antrieb von Geräten wie z.B. Mühlsteinen verwendet wird.

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Laut "Agentur für Erneuerbare Energien" hatten die erneuerbaren Energien in 2009 einen Anteil von 16,1 Prozent an der Stromerzeugung in Deutschland. Diese teilten sich auf in 1,1 Prozent Photovoltaik, 3,3 Prozent Wasserkraft, 5,2 Prozent Biomasse und 6,5 Prozent Windenergie.

Unendlich viel Energie
Hintergrundinformationen, Zahlen, Grafiken, Fotos und Filme über die Technik und die Nutzung von Wasserkraft in Deutschland.
Erstellt von Agentur für Erneuerbare Energien, Berlin.

Es gibt mehrere Methoden zur Energiegewinnung aus Wasserkraft.

Strömungsturbinen in Fließgewässern

A) Staudamm mit Stausee
Bei dieser Art der Energiegewinnung wird in einer Stauanlage Wasser in möglichst großer Höhe aufgestaut, um das Wasser in ein sehr viel niedriger liegendes Becken abfließen zu lassen. Die Energie dieser Bewegung treibt ein Wasserrad oder eine Turbine an. Diese Drehbewegung wird an einen Generators weitergeleitet, der die mechanische Energie in Elektrizität umwandelt. Ein hoher Wirkungsgrad und praktisch keine Schadstoffemissionen machen Wasserkraftwerke zu einer guten Alternative zu Atomstrom. Mit zunehmender Größe der Staudammprojekte verschieben sich die Vorteile jedoch in Richtung Nachteile. Bei großen Staudämmen und -seen schlagen die hohen Investitionskosten, die Vernichtung natürlicher Lebensräume durch das Aufstauen großer Wassermassen und die Beeinträchtigung der Fischwanderung negativ zu Buche.

B) Laufwasserkraftwerke
Laufwasserkraftwerke funktionieren im Grunde so wie die Mühlen am Bach in früheren Zeiten. Ein Aufstauen des Gewässers ist hier nicht oder nur in geringem Umfang nötig. Das Kraftwerk läuft Tag und Nacht und liefert dabei ständig Strom. Ein Nachteil ist, dass die Menge des Stroms nicht reguliert werden kann.

Kleinstanlagen für Wasserkraft
Die Infostelle Klimagerechtigkeit des Nordelbischen Zentrums für Weltmission und Kirchlichen Weltdienst (NMZ) unterstützt mit ihrem FlugFairCare-Fonds die Errichtung von Kleinst-Wasserkraftanlagen auf den Philippinen. Die in kleine Flussläufe oder Bewässerungskanäle gesetzten Wasserkraftanlagen können Tag und Nacht Strom produzieren.
Auf diese Weise werden entfernt gelegene Dörfer mit klimafreundlichem Strom versorgt und Dieselgeneratoren, bzw. Kerosinlampen ersetzt.
Erstellt vom Nordelbisches Zentrum für Weltmission und Kirchlichen Weltdienst (NMZ) , Hamburg.

C) Schwimmende Strömungsturbinen
Diese sogenannten "Strom-Bojen" werden nur mit einem Anker im Grund fixiert. Ansonsten treiben sie im strömenden Wasser von Flüssen. Im Gegensatz zu Wasserkraftwerken mit Staudämmen sind keine baulichen Veränderungen an dem Gewässer oder der Umgebung nötig. Sie beeinflussen die Tier- und Pflanzenwelt daher kaum und behindern nicht die Schifffahrt auf dem Fluß. Sie können naturgemäß nicht die Effizienz eines klassischen Flusskraftwerks erreichen, weil sie nicht die gesamte Flussbreite nutzen, aber sie können dort Energie gewinnen, wo es sonst unmöglich wäre.

Aqua Libre
Schwimmende Strömungsturbine der österreichischen Firma Aqua Libre Energieentwicklungs GmbH. Prototypen wurden in der Wachau und in der Donau getestet. Ab Herbst 2010 soll die nächste Baugröße mit 250cm- Rotor, 40 - 80 kW und ca. 250.000 kWha gebaut, eingehängt und getestet werden. Der Start einer Kleinserienproduktion könnte ab 2011 erfolgen.

Erstellt von Aqua Libre Energieentwicklungs GmbH, Wien.

International River Energy
In Sachsen-Anhalt wurde ebenfalls eine Strömungsturbine getestet. Das F-LWK 5-300 kW ist ein Wasserkraftwerk, das nahezu überall in fließenden Gewässern eingesetzt werden kann.

Erstellt von Energieportal / Heilmann Software, Schwieberdingen.

Die folgenden 4 Modelle nutzen den Tidenhub bzw. Meeresströmungen:

Gezeitenkraftwerke
Ein Gezeitenkraftwerk nutzt die Lageenergie des wechselnden Wasserspiegels, der durch Ebbe und Flut verursacht wird und die kinetische Energie des Gezeitenstroms zur Produktion von elektrischem Strom. Hierbei wird das auflaufende Wasser mit Hilfe von Dämmen und Schleusen aufgestaut und bei Ebbe wieder abgelassen. Das auf- und abfließende Wasser treibt Turbinen an, die wiederum mit Generatoren verbunden sind und dadurch elektrischen Strom erzeugen.
Das weltweit effektivste Gezeitenkraftwerk befindet sich im Mündungsbecken des französischen Flusses Rance. Dank eines enormen Tidenhubs von bis zu 16 Metern werden jährlich rund 600 Millionen Kilowattstunden Strom und damit rund 3 % des Strombedarfs der Bretagne produziert.
Doch es gibt auch berechtigte Kritik an dieser Form der Energiegewinnung. So stellt ein Gezeitenkraftwerk einen nicht unerheblichen Eingriff in das Ökosystem der abgetrennten Bucht dar, denn es beeinflusst die dort vorkommende Flora und Fauna, wie z.B. Fische.

Wellenkraftwerke
Bei dieser Form der Energiegewinnung werden die Wellen in einen luftdichten Raum geleitet, dessen Öffnung sich unterhalb des Meeresspiegels befindet. Die durch die Kraft der Wellen komprimierte Luft wird über eine Turbine und einen Generator in elektrische Energie umgewandelt.
Der entscheidende Unterschied zu dem Gezeitenkraftwerk ist, wie der Name schon sagt, die Tatsache, dass die Energie aus den kontinuierlichen Wellenbewegungen gewonnen wird und daher völlig unabhängig von Gezeiten ist.
Wellenkraftwerke können sowohl am Ufer, als auch auf offener See installiert werden und stellen aufgrund ihrer übersichtlichen Größe nur eine geringe optische Störung des Landschaftsbildes dar.

Meereskraftwerke
Seit 2004 ist vor der schottischen Nordküste das Meereskraftwerk „Pelamis“ in Betrieb. Dabei handelt es sich um eine Anlage, die die Energie der Meereswellen nutzt, um Strom zu erzeugen.
Die Anlage besteht aus mehreren Stahlrohrsegmenten, die über Gelenke miteinander gekoppelt sind, die wiederum mit hydraulischen Pumpen verbunden sind und einen Generator antreiben, wenn die Wellen die Gelenke der „Pelamis“ bewegen. Das Kraftwerk erinnert aufgrund seiner schlangenartigen Optik an ein Seeungeheuer und erhielt daher auch den passenden Namen „Pelamis“, das übersetzt Seeschlange bedeutet. Auch die Bewegung ähnelt der einer Seeschlange, denn es schwimmt im Takt der Wellen auf der Meeresoberfläche und ist mit Trossen am Meeresgrund befestigt.

Meeresströmungskraftwerk
Bei diesem Kraftwerk handelt es sich im Prinzip um eine Windenergieanlage, mit dem Unterschied, dass sich die Rotoren unterhalb der Wasseroberfläche befinden und nicht der Wind, sondern die Strömung des Wassers für eine stetige Produktion von elektrischem Strom sorgt.

Ein Argument für die Errichtung solcher Offshore- Gezeitenkraftwerke ist die Tatsache, dass die Propeller sich unter Wasser befinden und die gesamte Anlage nur einige Meter aus dem Wasser ragt. Somit zerstört sie nicht das Landschaftsbild. Die Flora und Fauna wird auch nicht massiv gestört, da sich die Propeller nur etwa 20 Mal pro Minute drehen. Ob eine Lärmbelästigung für die Tierwelt vorliegt muss allerdings noch näher untersucht werden.

 

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