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Wasserkraftwerke

Die Energieausbeute hängt dabei ab von der Wassermenge und Fallhöhe. Die im Wasser steckende Kraft nennen die Physiker "Lageenergie". Auf eine griffige Formel gebracht: Wasserdurchflussmenge und Fallhöhe gleich Leistung.In Wasserkraftwerken wird die potentielle Energie in elektrische Energie umgewandelt. Durch die Wasserkraft des strömenden Wassers wird in der Turbine eine rotierende mechanische Energie erzeugt und durch die Übertragung zum angekoppelten Generatoren wird im Generator eine elektrische Energie erzeugt.  Je nach Bedarf und Lage der Wasserkraftwerke kommen verschiedene Typen von Wasserkraftwerken zum Einsatz. Man unterscheidet drei Typen:Laufwasser- ,Gezeiten- ,Speicher-, Pumpspeicher- und Wellenkraftwerke.
Wasserkraft in DeutschlandAllein in Deutschland gibt es mehr als 660 Wasserkraftwerke, die immerhin ca. 5% des Stromes liefern, 1992 waren es 15.900 GWh. Zwar sind die Baukosten sehr hoch, aber der Strom ist danach billig, da keine Brennstoffe verwendet werden. Das Potential in Deutschland ist zwar schon zu ¾ ausgenutzt, aber die Zahl der Kraftwerke steigt weiter an: Es wird damit gerechnet, dass bis zum Ende des Jahres 2000 fast 2000 neue Kleinkraftwerke gebaut werden. Der Wirkungsgrad der Wasserkraftwerke liegt zwischen 80 und 90 Prozent.Laufwasserkraftwerk
Laufwasserkraftwerke sind die einfachste und häufigste Art von Kraftwerken. Sie werden überwiegend als Flusskraftwerke direkt in den Flusslauf gebaut oder an Flüssen wo Schleusen und Staustufen für die Schifffahrt angelegt werden müssen. Um eine nutzbare Fallhöhe zu haben und um Wasser zu speichern, damit man den Wehr auch für die Hochwasserregulierung nutzen kann, versperrt man dem Wasserlauf seinen Weg durch ein Wehr oder Staudamm. Dadurch entsteht zwischen Wasser vor dem Stauwerk, dem Oberwasser und dem Wasserablauf dahinter Unterwasser ein Höhenunterschied. Oben hat das Wasser Höhenenergie unten nicht mehr. Lässt man das Wasser durch eine Turbine laufen und die Turbinenachse ist direkt mit dem Generator verkoppelt, so nimmt dieser die mechanische Energie ab und wandelt sie in elektrische Energie um. Mit Hilfe von Kaplanturbinen kann die Drehzahl trotz unterschiedlicher Wasserführung konstant gehalten werden, indem man die Anstellwinkel der Schaufelblätter verstellt und damit die Leistung verändert. Kaplanturbinen arbeiten in jeder Lage. Sie werden meistens senkrecht, seltener schräg oder fast waagrecht eingebaut. Die größten Kraftwerke befinden sich in Sambia am Sambesi und in Krasnojarsk am Jenissei diese Kraftwerke haben eine Leistung von je 6 Gigawatt. Ein großer Vorteil liegt bei den niedrigen Kosten und der Möglichkeit der Hochwasserregulierung. Problematisch ist sicherlich die Erhöhung des Grundwasserspiegels im Oberfluss und den damit verbundenen Eingriff in das Landschaftsbild.GezeitenkraftwerkDie Gezeitenkraftwerke nutzen die Energie der zweimal am Tag an jeder Stelle der Ozeane auftretenden Ebbe und Flut. Die Energie liefert dabei die Erdrotation. Voraussetzung für den Bau eines solchen Kraftwerks ist ein großer Tidenhub über 5 Meter und eine große Bucht oder Flussmündung. In der Welt sind nur etwa 100 günstige Bauplätze bekannt (keine in Deutschland). Gezeitenkraftwerke werden in beiden Richtungen betrieben. Der Nachteil einer solchen Energiegewinnung ist offensichtlich. Die abgegebene Leistung ist starken Schwankungen unterworfen, da sich laufend das Gefälle ändert. Deshalb setzen Gezeitenkraftwerke eine Einspeisung in ein großes Verbundnetz oder eine Koppelung mit einem Pumpspeicherkraftwerk voraus. Ein weiterer Nachteil sind die relativ hohen Kosten im Vergleich zum AKW (große Dämme und teure Turbinen müssen gebaut werden). Als Vorteil kann sicher die Umweltverträglichkeit genannt werden.

Pumpspeicherkraftwerke
Pumpspeicherkraftwerke dienen dem Zweck, lange Leistungsspitzen im Stromnetz zu decken. So wird, in einer Schwachlastzeit(z.B. in der Nacht), Wasser vom Unterbecken in das Oberbecken gepumpt, dazu wird dem Stromnetz "überflüssige" Energie entnommen.In der Starklastzeit(z.B. Mittags) wird, um die anderen Kraftwerke zu entlasten, das Wasser aus dem Oberbecken wieder in das Unterbecken geleitet. Dabei läuft es wieder durch die Pumpe, welche jetzt als Generator betrieben wird. Der so erzeugte Strom wird wieder in das Stromnetz zurückgeführt. Mit Pumpspeicherkraftwerken können bei totalem Stromausfall andere Kraftwerke angefahren werden (Schwarzstartfähigkeit).

Wellenkraftwerke
Wellenkraftwerke schöpfen ihre Energie aus den Wellen, es gibt verschiedenste Ansätze die Energie der Wellen zu nutzen. Es gibt ebenso feste Anlagen an der Küßte, sowie schwimmende Einheiten im offenen Meer. Hier sei nur kurz eine von fast unzähligen beschrieben. Wellenbrecher als Energielieferant. Wellen gehören zu einem natürlichen Gewässer, aber welchen direkten Nutzen können wir Menschen daraus ziehen? Energie! Ein besonders anschauliches Prinzip ist es, die Wellen in Sammelbecken zu "sammeln", und durch Turbinen wieder ablaufen zu lassen. Die anrollenden Wellen, schlagen über eine Trennmauer, die ein wenig höher ist, als der Wasserspiegel, somit steigt der Wasserstand in dem Abgetrennten Bereich hinter der Mauer mit jeder Welle etwas, bis die Oberkante der Trennmauer erreicht ist. Nun öffnet man Schieber, welche dem abgetrennten Wasser den Weg durch Turbinen zum offenen Wasser freigeben. Diese Turbinen wandeln die Lageenergie (bzw. Strömungsenergie) in elektrische Energie um.

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