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Schema eines Laufwasserkraftwerks mit einer Kaplan- Turbine.
© BMU- Broschüre „Erneuerbare Energien"

Schema eines Laufwasserkraftwerks mit einer Kaplan-Turbine.
© BMU- Broschüre „Erneuerbare Energien"

Wasserkraftwerk Einsal in Altena an der Lenne.
© Energieagentur NRW
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Wasserkraftwerke

Ende 2002 gab es in Deutschland etwa 5.500 kleine Wasserkraftwerke (< 1 MW), die etwa 8% des Wasserkraftstroms erzeugten, und 403 mittlere oder große. Die Kleinanlagen sind meist im Besitz von Privatleuten, während die großen Anlagen Energieversorgungsunternehmen gehören. Die installierte Gesamtleistung lag 2003 bei 4.600 MW und damit wurden rund 20,4 Mrd. Kilowattstunden erzeugt (Quelle: BMU). Dieser Wert verändert sich jährlich entsprechend der jeweiligen Niederschlagsmengen, im regenreicheren Jahr 2002 lag die erzeugte Strommenge beispielsweise bei 24 Mrd. kWh. Regionale Schwerpunkte der Nutzung sind die süddeutschen Bundesländer, die Mittelgebirge und die großen Flüsse (z. B. Rhein, Donau, Mosel, Neckar und Weser).

Kleinwasserkraftanlagen (< 1 MW)

Anlagen unter 1.000 kW Leistung werden in Deutschland als Kleinwasserkraftwerke bezeichnet. Häufig finden sich diese Anlagen an historischen Plätzen, an denen früher Mühlen betrieben wurden. Abb. 7 zeigt das Wasserkraftwerk Einsal in Altena am Fluss Lenne – ein Standort, der erstmals 1635 für ein Hammerwerk genutzt wurde. Nach einer grundlegenden Modernisierung 1998 stieg die jährliche Stromproduktion um 50% und liegt heute bei 2,4 Mio. kWh. Gleichzeitig wurde auch die Durchlässigkeit für Fische verbessert. Für die Jahresleistung einer Kleinanlage ist der Teillastbetrieb, also die Dauerleistung bei schwankendem Wasserzustrom, entscheidender als die Höchstleistung bei „optimalem“ Wasser. Die meisten Kleinwasseranlagen laufen zeitweise vollautomatisch (z. B. Entfernen des Rechengutes) oder per Fernüberwachung. Die Investitionskosten für eine Anlage liegen zwischen 8.500 und 10.000 EUR/kW (Quelle: BMU).

Große Laufwasserkraftwerke

Laufwasserkraftwerke an Flüssen (Abb. 8) zeichnen sich durch eine große zu verarbeitende Wassermenge mit nur geringer Fallhöhe aus. Im Zuge der Elektrifizierung und Industrialisierung Deutschlands im 20. Jahrhundert wurden an zahlreichen großen Flüssen für die Schifffahrt notwendige Staustufen in Kombination mit Laufwasserkraftwerken errichtet. Sie gehören wegen ihrer kontinuierlichen Betriebsweise und berechenbaren Stromproduktion zu den Grundlastkraftwerken. Auch an Flusskraftwerken lässt sich der Wirkungsgrad mit moderner Technik noch steigern. Von 1995 - 2003 hat RWE Power die zehn Moselkraftwerke modernisiert und mit neuer Leittechnik und Turbinenreglern ausgerüstet. Dadurch konnten die Betriebskosten gesenkt werden und die Stromproduktion stieg um 3%.

Große Speicherwasserkraftwerke

Speicherwasserkraftwerke (meistens Talsperren) sammeln während der regenreichen Monate das Wasser bis zu einem maximalen Fassungsvermögen. Bei Bedarf kann es dann u. a. zur Stromproduktion verwendet werden, wenn das Stromnetz eine besonders hohe Stromnachfrage verzeichnet (Spitzenlastkraftwerke). Abb. 9 zeigt, wie das Wasser durch eine Druckleitung auf die am Fuß der Staumauer befindliche Turbine herabfällt. Da die hier gespeicherten Wassermassen auch der Wasserstandsregulierung in Flüssen und der Trinkwasserversorgung dienen, ist die Stromproduktion nicht alleiniges Entscheidungskriterium. Eine Sonderform sind die Pumpspeicherkraftwerke. Wenn im Stromnetz ein Überschuss herrscht, wird Wasser aus einem tiefer gelegenen Becken (Stausee) in ein höheres Becken gepumpt. Bei plötzlichem Anstieg der Stromnachfrage strömt dieses Wasser dann wieder talwärts durch die Turbinen.

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