Wasserenergie

Die Kraft des Wassers wird seit Jahrhunderten von Menschen genutzt, um Mechaniken anzutreiben oder heute um Strom zu erzeugen. Aber wie effizient lässt sich die Energie des Wassers nutzen?

Die Natur versorgt uns fast überall auf der Erde reichlich mit Wasserkraft. Ständig verdunstet Wasser, hauptsächlich an den Oberflächen der Meere, steigt als Wasserdampf in Höhen bis zu mehreren Kilometern auf, kondensiert dort zum Wasser der Wolken und regnet wieder ab. Etwa zwanzig Prozent regnet über den Landflächen der Erde ab, von wo es schließlich in Bächen und Flüssen im Mittel aus knapp einem Kilometer Höhe zu den Meeren abläuft.

Wasserkraftwerk „Grand Coulee Dam“ in den Vereinigten Staaten

Die im Wasser gespeicherte Energie wird von der Menschheit seit vielen Jahrhunderten genutzt, vorwiegend zur Krafterzeugung mittels Wasserrädern in Mühlen, Sägewerken oder anderen technischen Einrichtungen. Seit der Entwicklung des Stromgenerators in der Mitte des 19. Jahrhunderts wird die Wasserenergie auch zur Stromerzeugung eingesetzt. Dazu wird die kinetische Energie von strömendem Flusswasser oder die potentielle Energie von Fallwasser aus Stauseen mittels Turbinen und Generatoren in elektrische Energie umgewandelt.

Man kann die Nutzung von Wasserkraft für die Stromerzeugung in etwa vier Kategorien unterteilen: Nutzung der Strömung von Flüssen, Wasserkraft aus Stauseen, Pumpspeicherkraftwerke und Nutzung von Gezeitenströmungen.

Wie viel Strom kann man mithilfe dieser Wasserkraft erzeugen? Würde man die Bewegungsenergie des ablaufenden Wassers auf allen Kontinenten in Strom umwandeln, könnte man dreimal mehr Strom erzeugen als derzeit weltweit benötigt wird. Aber es ist aufwendig, Wasserkraft zur Stromerzeugung zu nutzen: Lässt man einen Kubikmeter Wasser, also den Inhalt von hundert Eimern mit zehn Litern Fassungsvermögen, von der Spitze des Eiffelturms aus 300 Meter Höhe durch ein Fallrohr auf einen Turbinengenerator am Fuß des Eiffelturms fallen, so kann man damit knapp eine Kilowattstunde Strom erzeugen. Das reicht gerade aus, um eine Ladung Wäsche in einer handelsüblichen Haushaltswaschmaschine zu waschen.

Dennoch haben Ingenieure es geschafft, die Wasserkraft weltweit zu der am meisten genutzten erneuerbaren Energiequelle zu machen. Sie trug im Jahr 2016 nach Angaben von BP mit 38 Exajoule zu 6,8 Prozent zum gesamten weltweiten Primärenergieverbrauch bei, während der Anteil der übrigen erneuerbaren Energien nur knapp 3,2 Prozent ausmachte. Nach Angaben des Renewable Energy Policy Network, kurz REN21, und von BP entsprach dies einem Beitrag von 16,5 Prozent zur globalen Stromproduktion von 24 816,4 Terawattstunden (TWh), produziert mit einer installierten Leistung von 1096 Gigawatt.

Die sechs größten Kapazitäten zur Erzeugung von Strom aus Wasserkraft hatten nach Angaben von REN21 im Jahr 2016 die Volksrepublik China mit 305 Gigawatt (GW) installierter Leistung, gefolgt von Brasilien mit 97 GW, den USA mit 80 GW, Kanada mit 79 GW, der Russischen Föderation mit 48 GW und Indien mit 47 GW. Zusammen hatten sie einen Anteil von 59,9 Prozent an der weltweit installierten Kraftwerksleistung. In Deutschland waren 5,6 GW installiert.

Die Liste der größten Stromproduzenten aus Wasserkraft wurden 2016 angeführt von der Volksrepublik China mit 6142,5 TWh, den USA mit 4350,8 TWh und Indien mit 1400,8 TWh. Deutschland nahm Rang 7 ein. Insgesamt kam diese erneuerbare Energiequelle im Jahr 2016 in etwa 160 Ländern der Erde für die Stromproduktion zum Einsatz.

Wasserkraft hat den Vorteil, dass sie bei der Stromerzeugung einen hohen Wirkungsgrad erzielt, relativ stetig verfügbar ist und deshalb bei der Elektrizitätsversorgung für die Grundlast eingesetzt werden kann. Hinzu kommt, dass sich diese Primärenergie leicht in großen Mengen speichern lässt.