Strom aus dem Fluss

Schon vor 2.000 Jahren beschäftigten sich die Römer mit Wassertechnik. Sie bauten Wasserräder und verbanden sie zum Beispiel mit einer Mühle – so konnten sie ohne Anstrengung Getreide mahlen: Das fließende Wasser setzte ein Rad in Bewegung, das mit einem Mühlstein verbunden war. Angetrieben vom Wasser drehte sich der Mühlstein und zermalmte das Getreide.

Im 19. Jahrhundert erfand dann der deutsche Ingenieur Werner von Siemens den ersten Generator. Damit ließ sich Wasserkraft in elektrischen Strom umwandeln. Amerikanische Techniker errichteten wenige Jahre später das erste große Wasserkraftwerk an den riesigen Niagara-Fällen.

Vom Rad zur TurbineDie ersten Wasserräder waren sogenannte Stoßräder. Sie waren über fließendem Wasser angebracht und tauchten lediglich ihre senkrechten Schaufeln in das Wasser ein. Sie nutzten damit nur die Fließbewegung des Wassers um Energie zu gewinnen. Im Wasser steckt neben der "fließenden" Energie jedoch auch eine "fallende" Energie. Der Grund dafür ist die Schwerkraft der Erde, die das Wasser anzieht.

Am deutlichsten siehst Du das an Wasserfällen, doch auch sonst fließen Flüsse immer von oben nach unten, vom Berg ins Tal. Spätere Wasserräder nutzten beide Energien. Sie standen an Stellen, an denen der Fluss einen größeren Höhenunterschied überwindet und hatten gebogene Schaufeln. Die gebogene Form fing das Gewicht des Wassers auf, gleichzeitig wirkte nach wie vor auch die Fließbewegung auf das Rad.

So funktionieren Wasserkraftwerke heute Dasselbe Prinzip findest Du auch bei modernen Wasserkraftwerken wieder. Statt mit Wasserrädern funktionieren sie allerdings mit geschlossenen Turbinen, weil die viel mehr Energie aufnehmen können.

Aber der Reihe nach: Zunächst wird der Fluss an einer Staumauer gestaut. Dadurch steigt der Wasserspiegel und damit auch das Gewicht des Wassers. Genau das möchte man: Tief unten im Wasser befindet sich nämlich die Rohrleitung zur Turbine. Das gestaute Wasser drückt durch sein Gewicht mit großer Kraft in das Rohr – es fließt jetzt schneller. Das Prinzip kannst Du selbst ausprobieren: Nimm einen Plastikbecher und mache unten seitlich ein Loch hinein – mit einem spitzen Bleistift zum Beispiel. Halte das Loch mit einem Finger zu und fülle den Becher mit Wasser. Jetzt nimm den Finger vom Loch. Du wirst sehen, dass das Wasser weiter weg spritzt, solange der Becher voll ist. Nach und nach wird der Wasserstrahl kleiner. Klar, je geringer der Druck des Wassers, desto kleiner der Strahl. Um mit einer Turbine viel Strom zu erzeugen, muss das gestaute Wasser also möglichst hoch sein.

Am Ende des Rohres befindet sich dann die Turbine, das moderne Wasserrad. Es ist exakt an die Rohrleitung angepasst – das Wasser wird genau so auf die Turbine gelenkt, dass möglichst wenig Kraft verloren geht. Turbinen nehmen 90 Prozent der Energie des Wassers auf, Wasserräder schafften höchstens bis zu 80 Prozent.

Damit aus Wasser Strom wird, ist die Turbine noch an einen Generator angeschlossen. Die Drehbewegung des Turbinenpropellers überträgt sich auf das Getriebe des Generators – genau wie bei der Windkraft wandelt er die mechanische Energie in elektrische um.

Wasser geht nicht aus

Das Beste am Wasser ist: Es fließt rund um die Uhr. Wir brauchen uns keine Sorgen zu machen, dass es uns ausgeht. Und wie die Windkraft ist auch Wasserkraft sauber: Bei der Umwandlung in Strom entstehen weder schädliches Kohlendioxid noch Radioaktivität. Weil Wasserkraft so viele Vorteile hat, wird sie überall auf der Welt genutzt. 2008 erzeugten Wasserkraftwerke mehr als 15 Prozent des Stroms weltweit – mehr als alle Atomkraftwerke.

Fische haben es schwer

Wasserkraftwerke haben aber auch Nachteile. Wie Du gelesen hast, müssen Kraftwerke in Flüssen gebaut werden. Fische sterben, wenn sie in die Turbinen gelangen. Durch die Stauung geht im Wasser außerdem Sauerstoff verloren und die Temperatur steigt. Einige Tiere und Pflanzen leiden darunter. Staudämme können brechen und große Gebiete überfluten. Aus diesen Gründen verbessert man in Deutschland lieber alte Kraftwerke statt neue zu bauen. An einigen Kraftwerken gibt es zudem Fischwege und -treppen. Dabei können Fische beispielsweise über eine Treppe aus kleinen, miteinander verbundenen Wasserbecken größere Höhenunterschiede überwinden.

Text: Boris Hänßler