Wählen sie eine Art um direkt zur Beschreibung zu gelangen:
Bei dieser Kraftwerksart ist die Fallhöhe des Wassers nicht sehr hoch, es kommt aber zu einem hohen Wasserdurchsatz. Sie erfordern zwar bei der Errichtung relativ hohe Investitionskosten, andererseits zeichen sie sich durch eine lange Lebensdauer aus.
Die Laufwasserkraftwerke sind nicht ständig mit Personal besetzt, im allgemeinen werden sie von einer Zentrale fergesteuert und überwacht. Da keine Energieträgerkosten z.B. für Kohle entstehen, sind die Betriebskosten sehr gering, was auch der Grund dafür ist, dass sie zur Grundstromversorgung genutzt werden.
Laufwasserkraftwerke
werden hauptsächlich in Verbindung mit Stauwehren, welche dazu
dienen die benötigte Fallhöhe zu erreichen, gebaut. Da Saar und
Mosel (Grafiken) sowieso reguliert werden müssten, und Schleusen
für den Schifffahrtsverkehr geschaffen werden müssten, war der
gleichzeite Bau von Laufwasserkraftwerken besonders
wirtschaftlich. Wegen ihrer geringen Fallhöhe bezeichnet man
Laufwasserkraftwerke als Niederdruckanlagen.
Zur Stromerzeugung werden Kaplanturbinen
oder Rohrturbienen
eingesetzt.
Da die Wassermenge eines Flusses jahreszeitlich sehr stark schwanken kann, wird das Kraftwerk für einen mittleren Durchsatz ausgelegt, das heißt das zu Zeiten geringer Wasserführung das Kraftwerk nicht oder nur mit verminderter Leistung arbeitet, bei Hochwasser aber ein Teil des Wasser ungenutzt durchläuft.
Auswirkungen auf die
Umwelt
Die Beeinträchtigung der Umwelt durch Laufwasserkraftwerke ist sehr gering. Schadstoff- oder Abwärmebelastungen treten nicht auf. Ein ökologisches Problem, wie das für manche Fischarten notwendige Aufwärtswandern in den Flüssen, wurde durch die Einrichtung spezieller Fischtreppen gelöst.
Grobe Abfälle und Treibholz sammeln sich vor dem Einlaufrechen der Kraftwerke . Neben der mechanischen Reinigung wird die biologische Selbstreinigung einiger Flüsse unterstützt. Wegen der Einleitung von Abwässern kann der Sauerstoffgehalt eines Flusses unter einen kritsichen Wert von 3mg/l absinken, dann wird eine Flußwasserbelüftung durchgeführt, welche durch Wehrüberlauf oder das Einblasen von Druckluft erreicht wird.
Durch die höhenverstellbaren Stauwehre kann die Wasserführung eines Flusses beeinflußt werden, wodurch ein Beitrag zum Hochwasserschutz möglich ist.
Zahlen und Daten:
- Größter Teil der "weißen" Stromversorgung fällt auf etwa 592 Laufwasserkraftwerke mit einer Gesammtleistung von 2633 MW.
- Die größten Laufwasserkraftwerke liegen an den Flüssen Rhein, Donau, Iller, Lech, Isar, Inn und Mosel. Ferner an Main, Neckar, Saar, Ruhr und Weser. Mit Leistungen von bis zu 84,5 MW
- 10 Laufwasserkraftwerke passiert die Mosel zwischen Trier und Koblenz (siehe Grafiken). Sie erzeugen jährlich 800 Mio. kWh und haben eine Gesamtleistung von 180000 kW. Die Fallhöhen de einzelenen Kraftwerke betragen bei einer Gesamtfallhöhe von 70m, 6 bis 9m.
- Alle deustchen Laufwasserkraftwerke erbringen die Leistung von 4 großen Kohlekraftwerken ( 700 MW ).
Für die Errichtung von Speicherkraftwerken eignen sich hochgelegne Seen mit natürlichem Wasserzulauf oder auch Talsperren. Über Stollen und Druckrohrleitungen wird das Wasser den Turbinen zugefüht, die im Maschinenhaus des Kraftwerkes aufgestellt sind.
Im Gegensatz zu Laufwasserkrafterken braucht das zufließende Wasser nicht umgehend genutzt werden, sondern kann sich in Zeiten geringer Leistungsanforderungen im Speicherbecken ansammeln. Bei ansteigendem Elektrizitätsbedarf kann dem Speicherbecken kurtzzeitig mehr Wasser entnommen werden als zufließt. Daher eignen sie sich besonders für die Spitzenbedarfsdeckung der Elektrizitätsversorgung. Bei reichlichem Wasserangebot, z.B. zur Schneeschmelze, kann ein teil der Turbienen auch dauernd betrieben werden.
Die Maschinen mit den Turbinen und Generatoren befindet sich unterhalb des Speicherbeckens. Die Maschinensätze können auch im Inneren eines Berges in einer Kaverne aufgestellt sein.
Bei Hochdruckanlagen ist am oberen Ende der Druckrohrleitung als Ausgleichgefäß ein "Wasserschloss". Dies ist ein Schacht mit freiem Wasserspiegel und evtl. mit Überlauf, in den bei Absperrung der Turbinen Nachströmendes Wasser aufsteigen kann. Dadurch werden unzulässige Druckstöße in der Rohrleitung vermieden.
Für große Fallhöhen des Wassers ab ca. 200 m bis 2000 m werden Peltonturbinen (Freistrahlturbinen) eingesetzt. Bei mittleren Fallhöhen von 25 bis 600 m werden Francisturbinen verwendet.
Auswirkungen auf die Umwelt:
Die Errichtung einer Talsperre bringt die Überflutung eines mehrere Quadratkilomter großen Geländes mit sich. Es besteht die sehr geringe Gefahr von Dammbrüchen. Da die Wasserabgabe bei einem Speicherkraftwerk schubweise vonstatten geht, wird - mit Rücksicht auf die Anlieger am Unteraluf des Flusses - unmittelbar hinter dem Kraftwerk ein Ausgleichbecken angelegt, dessen Wasserwiedergabe gleichmäßiger verläuft.
Talsperren sind gleichzeitig wichtiges Reservoir der Wasserversorgung und können - mehr noch als Laufwasserkraftwerke - zum Hochwasserschutz beitragen.
Zahlen und Daten:
- Das Walchensee- Kraftwerk ist das größte Deutschlands es nutzt den 800 m über n.n. liegenden See als natürlichen Speicher. Es ist seit 1924 in Betrieb und hat eine durchschnittliche Jahresleistung von 320 000 000 kWh.
- Die Gewichtsstaumauer des Speichersees von Grande Dixence in der Schweiz (siehe Bild) ist mit 285m die größte ihrer Art
Bei allen Pumpspeicherwasserkraftwerken wird zu Zeiten geringen Stromverbrauchs mittels elektrischer Pumpen Wasser in ein höhergelgendes Speicherbecken gepumpt. Wenn im Tagesveraluf Belastungsspitzen auftreten, verwendet man das hochgepumpte Wasser zur Stromerzeugung, die ähnlich wie beim Speicherkraftwerk abläuft: Das Wasser stürtzt in Rohren zu Tal und treibt dort die Turbinen (meißt ist es die Francis- Turbine) an, welche wiederrum an Generatoren gekoppelt sind.
Pumpspeicherkraftwerke lassen sich mit riesigen Batterien vergleichen, die nach Bedarf aufgeladen bzw. angezapft werden.
Diese Kraftwerke erfüllen außerdem noch andere wichtige Funktionen für eine sichere Elektrizitätsversorgung, wie z.B. die Reservestellung beim Ausfall von anderen Kraftwerken und der Stabilisierung des Netzes.
Daten und Zahlen:
- Pumpspeicherkraftwerke haben einen Wirkungsgrad von 75%, so das also ein 1/4 der aufgewendeten Engerie verlorengeht. Oder anders gesagt: Um 1 kWh zu erzeugen, müssen etwa 1,25 kWh aufgewendet werden.
Die Energie der Gezeiten (Ebbe und Flut) läßt sich heute zur Stromerzeugung nutzen. Voraussetzung ist aber das ein Ausreichender Tidenhub, wie in Rance bei St. Malo in Frankreich (siehe Bild), erreicht wird. Der Unterschied zwischen dem höchsten und niedrigsten Wassterstand beträgt dort etwa 12 bis 13 Meter.
Dieses beachtliche Gefälle zwischen Ebbe und Flut nutzt man für ein Wasserkraftwerk, das jährlich rund 600 Millionen kWh erzeugt.
Gezeitenkraftwerke haben den Nachteil, daß sich ihre maximale Leistungsfähigkeit täglich um etwa 50 Minuten mit dem Rhythmus der Gezeiten verschiebt. Auch sind nur an wenigen Stellen der Erde die natürlichen Voraussetzungen dafür vorhanden.
In Deutschland gibt es kein einziges Gezeitenkraftwerk.
Zur Stromerzeugung mit Hilfe der Wellen gibt es verschiedene Methoden. So werden z.B. die Wellen in eine Betonkammer gelengt. Der plötzliche Wasseranstieg preßt die Luft in der Kammer zusammen, es entsteht Pressluft die eine Turbine antreibt, auch der beim Zurückschwappen der Welle entstehende Unterdruck wird zum Antreib einer Turbine genutzt.
Ein anderes Verfahren nutzt das Auf und Ab der Wellen, um einen als Schwimmkörper konstruierten Kolben entsprechende Arbeit verrichten zu lassen.
An deutschen Küsten kommt die Nutzung der Wellen nicht in Betracht. Sie wird nur an den Küsten Englands, Norwegens,Frankreichs und Dänemarks genutzt.
Quellen: Die Erneuerbaren, Strom und Wärme aus regenerativen Energien ( IZE ). StromBASISWISSEN ( IZE ). Die Nutzung regenerativer Energieträger ( RWE ).
