Grand Coulee Dam

Wasserenergie

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

Die Natur versorgt uns reichlich mit Wasserkraft fast überall auf der Erde. 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 20 Pro­zent davon regnet über den Landflächen der Erde ab, von wo es im Mittel aus knapp einem Kilometer Höhe in Bächen, Flüssen wieder zu den Meeren abläuft.

Foto aus Vogelperspektive: Eine schräg gestellte Betonmauer trennt einen großen Stausee von einem Flussbett, in dem das Wasser wieder abläuft. Die Mauer ist an der linken Seite abgeknickt, zu Ihrem Fuß liegt das Turbinenhaus. An den Ufern Straßen und Bebauung.
Wasserkraftwerk „Grand Coulee Dam“ in den Vereinigten Staaten

Diese 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 Ende des 19. Jahrhunderts, 1866 Werner von Siemens den Strom­ge­ne­rator erfunden hat, wird sie auch zur Stromerzeugung eingesetzt. Dazu wird die kinetische Energie von strömendem und fallendem Was­ser, also von Flusswasser und Fallwasser aus Stauseen (Umwandlung von potenzieller in kinetische Energie) mittels Turbinen und Generatoren in elektrische Energie umgewandelt.

Wie viel erzeugten Strom kann man aus dieser Wasserkraft erwarten? Würde man die Bewegungsenergie von allem über den Kontinenten ablaufenden Was­ser in Strom umwandeln, könnte man dreimal mehr Strom erzeugen als derzeit welt­weit benötigt wird. Aber es ist aufwendig Was­ser­kraft zur Stromerzeugung zu nutzen: Wenn man einen Kubikmeter Wasser, etwa 100 10-Liter-Eimer voll, von der Spitze des Eiffelturms aus 300 Meter Höhe durch ein Fallrohr auf einen Turbinengenerator am Fuß des Eiffel­turms fallen lässt, dann kann man damit knapp eine Kilowattstunde Strom erzeugen. Das reicht gerade, um eine Ladung Wäsche in einer handelsüblichen Haus­halts­wasch­maschine zu waschen.

Dennoch haben Ingenieure es geschafft, die Wasserkraft weltweit als die am meisten genutzte erneuerbare Energiequelle zu machen. Sie trug im Jahr 2015 nach Angaben von BP mit 3929 Terawattstunden rund sieben Prozent zum gesamten weltweiten Primärenergieverbrauch bei, während der Anteil der übrigen erneuerbaren Energien nur knapp drei Prozent ausmachte. Nach Angaben des Renewable Energy Policy Network (REPN) entsprach dies einem Beitrag von etwa 16 Prozent zur globalen Stromproduktion von 24.097 Terawattstunden, produziert mit einer installierten Leistung von 1064 Gigawatt.

Die größten Produzenten von Strom aus Wasserkraft waren im Jahr 2014 die Volksrepublik China mit gut 24 Prozent an der Stromproduktion der Welt, die USA mit knapp 18 Prozent, Indien mit fünf Prozent, Russland und Japan mit Prozent. Deutschland teilte sich mit circa drei Prozent Platz Nummer 6 mit Kanada.

Mehr als 50 Prozent Wasserkraft bei der Stromerzeugung hatten Länder wie Norwegen (96 Prozent), Brasilien (63 Prozent), Kanada (62 Prozent) oder Österreich (55 Prozent). Insgesamt wurde diese erneuerbare Energiequelle im Jahr 2015 in etwa 160 Ländern der Erde für die Stromproduktion eingesetzt.

Nach Angaben des REPN führten Ende 2015 die folgenden 5 Länder die Liste mit den größten installierten Kapazitäten für Wasserkraftwerke an: China (296 GW), Brasilien (92 GW), USA (80 GW), Kanada 79 GW), Russland (48 GW), Indien (47 GW). Zusammen hatten sie einen Anteil von etwa 60 Prozent der weltweit installierten Wasserkraftkapazitäten von 1064 Gigawatt.

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 in großen Mengen leicht speichern lässt.