Wie entsteht Strom in einem Wasserkraftwerk?
Ein Wasserkraftwerk erzeugt Strom, indem es die kinetische Energie des fließenden Wassers in mechanische Energie und dann in elektrische Energie umwandelt. Dieser Prozess besteht aus mehreren Schritten, die im Folgenden erklärt werden.
1. Stauung des Wassers
Um genügend Wasser für die Stromerzeugung zu haben, wird ein Fluss durch ein Stauwehr gestaut, um einen Stausee zu bilden. Durch das Schließen der Schleusentore wird das Wasser im See gesammelt und aufgestaut. Je größer der Stausee ist, desto mehr Energie kann gespeichert werden.
2. Ableitung des Wassers
Das Wasser wird durch eine Ableitung, auch genannt Ableitungskanal, aus dem Stausee abgelassen. Durch die Schwerkraft fließt das Wasser mit hoher Geschwindigkeit den Hang hinunter.
3. Turbinen
Am Ende der Ableitung wird das Wasser auf eine Turbine geleitet. Eine Turbine besteht aus Schaufeln, die an einem Rotor befestigt sind. Das schnell fließende Wasser strömt durch die Schaufeln und setzt sie in Bewegung. Die Turbine wandelt die kinetische Energie des Wassers in Rotationsenergie um.
4. Generator
Der Rotor der Turbine ist mit einem Generator verbunden. Der Generator enthält Elektromagneten und eine Kupferspule. Durch die Drehbewegung des Rotors entsteht ein Magnetfeld im Generator. Wenn sich das Magnetfeld verändert, induziert es elektrischen Strom in der Kupferspule, gemäß den Prinzipien des elektromagnetischen Induktionsgesetzes.
5. Transformatoren und Stromnetz
Der erzeugte elektrische Strom hat eine niedrige Spannung. Um ihn für den Transport über große Entfernungen geeignet zu machen, wird er durch Transformatoren in eine höhere Spannung umgewandelt. Der Strom wird dann über Übertragungsleitungen in das Stromnetz eingespeist und kann von Verbrauchern genutzt werden.
6. Rückführung des Wassers
Nachdem das Wasser die Turbine passiert hat, wird es in den Fluss oder Bach zurückgeleitet, um den ökologischen Kreislauf zu erhalten. Das Wasser wird dabei in der Regel durch einen sogenannten Unterwasserkanal zurückgeführt.
FAQs zum Thema Wie entsteht Strom in einem Wasserkraftwerk?
1. Welche Vorteile hat die Stromerzeugung in Wasserkraftwerken?
Die Stromerzeugung in Wasserkraftwerken hat mehrere Vorteile. Sie ist eine erneuerbare Energiequelle, da sie auf dem natürlichen Wasserkreislauf basiert. Wasserkraftwerke produzieren keinen CO2-Ausstoß und tragen somit zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen bei. Zudem sind sie relativ zuverlässig, da die Wassermenge in Stauseen gesteuert werden kann.
2. Gibt es auch Nachteile bei der Nutzung von Wasserkraftwerken?
Ja, es gibt auch einige Nachteile bei der Nutzung von Wasserkraftwerken. Die Stauung von Flüssen für den Bau von Stauseen kann ökologische Auswirkungen haben, indem Lebensräume für Tiere und Pflanzen verändert oder zerstört werden. Zudem können Staudämme die Migration von Fischen behindern und den natürlichen Fluss des Wassers beeinträchtigen. Auch kann die Nutzung von großen Flächen für den Bau von Stauseen zu Umweltveränderungen führen.
3. Wie effizient sind Wasserkraftwerke bei der Stromerzeugung?
Wasserkraftwerke sind im Allgemeinen sehr effizient bei der Stromerzeugung. Die Umwandlung von kinetischer Energie in mechanische und dann in elektrische Energie ist ein hocheffizienter Prozess. Moderne Wasserkraftwerke können einen Wirkungsgrad von über 90 % erreichen, was bedeutet, dass nur sehr wenig Energie verloren geht.
4. Welche Arten von Wasserkraftwerken gibt es?
Es gibt verschiedene Arten von Wasserkraftwerken, darunter Laufwasserkraftwerke, Speicherkraftwerke und Pumpspeicherkraftwerke. Laufwasserkraftwerke nutzen den natürlichen Fluss eines Flusses, während Speicherkraftwerke Wasser in einem Stausee speichern und regelmäßig freisetzen, um kontinuierlich Strom zu erzeugen. Pumpspeicherkraftwerke nutzen die überschüssige Energie in Zeiten mit niedrigem Strombedarf, um Wasser in einen höher gelegenen Stausee zu pumpen, das dann bei Bedarf wieder zurückfließen kann und Strom erzeugt.
5. Wie groß ist der Beitrag von Wasserkraft zur weltweiten Stromerzeugung?
Wasserkraft ist eine der größten erneuerbaren Energiequellen weltweit. Laut der Internationalen Energieagentur (IEA) machte Wasserkraft im Jahr 2019 rund 16 % der weltweiten Stromerzeugung aus. In einigen Ländern, wie Norwegen und Island, ist der Anteil der Wasserkraft an der Stromerzeugung noch höher und spielt eine wichtige Rolle bei der Versorgung mit erneuerbarer Energie.
