Wasserkraftwerke

In Kraftwerken wird elektrische Energie durch Umwandlung der Bewegungsenergie von Turbinen gewonnen. Österreich ist in der glücklichen Lage, etwa 2/3 der elektrischen Energie aus der Energie des Wassers zu erhalten. Der Rest wird in Wärmekraftwerken gewonnen.

Das Grundprinzip ist in jedem Kraftwerk gleich: Eine Turbine treibt einen Generator an, in dem durch Induktion eine elektrische Spannung erzeugt wird.

Bei Wasserkraftwerken bestimmen Wassermenge und Fallhöhe die Leistung des Kraftwerks.

Laufkraftwerke bilden Staustufen in Flüssen. Wie im Bild gezeigt ist, wird der Fluss durch die Wehranlage aufgestaut. Die Fallhöhe des Wassers, das die Turbine treibt, wird durch den Stauraum bewirkt. Da die Fallhöhe bei Laufkraftwerken gering ist, ist für die Leistung die Wassermenge entscheidend, die pro Sekunde die Turbine durchströmt.

Die Stromerzeugung erfolgt im sogenannten Krafthaus. Dort sind die Turbinen mit den Generatoren untergebracht. In Laufkraftwerken werden meist Kaplanturbinen (Abbildung unten) eingesetzt. Laufkraftwerke sind praktisch immer in Betrieb.

Die theoretische Leistung (P) eines Wasserkraftwerks ergibt sich aus der Durchflussmenge pro Sekunde (m/t) und der Fallhöhe h:

P = m/t · g · h

• P Leistung (in W)
• m Wassermasse (in kg)
• g Fallbeschleunigung (≈ 10 m/s²)
• h Fallhöhe (in m)
• Masse von 1 m³ Wasser: 1 000 kg

In schiffbaren Flüssen muss im Zuge des Kraftwerkbaus eine Schleusenanlage errichtet werden. Das Wasser, das durch die Schleuse fließt, wird nicht zur Stromerzeugung genutzt. Bei zu starker Wasserführung oder bei ausgeschalteten Turbinen kann Wasser über die Wehranlagefließen.

Speicherkraftwerke sind Wasserkraftwerke mit einem höher gelegenen Stausee. Der Stausee kann durch eine Staumauer oder einen Staudamm abgegrenzt sein. Die Speicherseen werden nicht allein durch natürliche Zuflüsse gefüllt, sondern häufig wird Wasser durch kilometerlange Rohrleitungen von weit entfernten Bächen zugeleitet.

Durch Druckrohrleitungen wird das Wasser in die Turbinen geleitet.

Die Leistung einer Turbine wird dabei vor allem durch den Höhenunterschied zwischen Stausee und Krafthaus im Tal bestimmt. Die Wassermenge, die pro Sekunde durch die Turbinen fließt, ist weit geringer als bei Laufkraftwerken. Bei sehr großen Fallhöhen werden Peltonturbinen eingesetzt.

  Eine besondere Bauform ist das Pumpspeicherkraftwerk. Es ermöglicht die Speicherung von elektrischer Energie als Lageenergie von Wasser. In Zeiten geringeren Strombedarfs (z. B. in der Nacht) wird Wasser aus dem Tal wieder in den höher gelegenen Stausee gepumpt. Es kann somit erneut zur Stromerzeugung genutzt werden. Häufig wird der Generator dann als Motor verwendet (es wird ihm Strom zugeführt) und die Francisturbine dient auch als Pumpe.