Wasserkraft – immer im Fluss
Die Wasserkraft gehört zu den regenerativen Energiequellen und wurde schon vor langer Zeit genutzt. Man nutzte die Bewegungsenergie von Bächen und Flüssen, indem man ein Rad in die Strömung integrierte. Bis ins zweite Jahrhundert vor Christus gehen diese frühen und simplen Wasserräder zurück. Mit ihrer Hilfe wurden in den meisten Fällen Mühlen zu Mahlen von Getreide angetrieben. Die dazu gehörigen Mahlsteine waren dabei unmittelbar an der Welle des Rades im Wasser angebracht, es gab keine dazwischen geschalteten Übertragungselemente. Die Römer nutzten nur wenig später Wasserräder mit einer waagerechten Welle, die über ein Umlenkgetriebe verfügten.
Wasserkraft im Spiegel der Geschichte
Die Hochzeit des Wasserrades kam im Mittelalter. Sie würden häufig in Klöstern eingesetzt und die Technik wurde immer mehr verfeinert und wurde immer ausgereifter. Durch die Erfindung der Daumenwelle konnte man eine drehende Bewegung in ein Hin und Her verändern. So konnte die Wasserkraft für Schmieden und Schleifereien, in Sägewerken und auch in der Textil-Herstellung genutzt werden. Auch im Bergbau kam sie zum Einsatz. Wasserkraftwerke im modernen Sinne gibt es ebenfalls schon seit relativ langer Zeit. Bereits vor mehr als hundert Jahren waren sie neben den Dampfmaschinen im Einsatz und mit ihrer Hilfe konnte elektrische Energie gewonnen werden. Man unterscheidet Laufwasserkraftwerke, Speicherkraftwerke, Pumpspeicherkraftwerke, Gezeitenkraftwerke und Wellenkraftwerke. Laufwasserkraftwerke zeichnen sich durch eine geringe Fallhöhe des Wassers aus. Allerdings hat es einen relativ hohen Wasserdurchsatz. Trotz vergleichsweise hoher Kosten bei der Errichtung, zahlen sie sich aus, weil sie im Gegenzug sehr langlebig sind. Zudem müssen sie nicht ständig durch Personal kontrolliert werden und haben geringe Betriebskosten. Sie dienen der Grundstromversorgung und man findet sie beispielsweise in Saar und Mosel.
Vielfältige Nutzungsmöglichkeiten
Speicherkraftwerke findet man häufig in hoch gelegenen Seen oder Talsperren. Hier wird das Wasser mit Hilfe von Stollen und Druckrohrleitungen zu den Turbinen geleitet und im Falle eines Anstiegs des Elektrizitätsbedarfs aus dem Speicherbecken genutzt werden. Diese Art der Wasserkraft eignet sich besonders, um den Spitzenbedarf zu decken. Im Gegensatz dazu werden Pumpspeicherkraftwerke dazu genutzt, größeren Strombedarf zu bedienen. Sie sind vergleichbar mit gigantischen Batterien und sichern die Reserve, bzw. das Netz, wenn es zu einem Ausfall eines anderen Kraftwerkes kommen sollte. Auch die Energie der Gezeiten kann zur Gewinnung von Elektrizität genutzt werden. Hierzu eignen sich Gezeitenkraftwerke. Diese sind jedoch nur dann sinnvoll, wenn es einen ausreichenden Tidenhub gibt, also wenn die Unterschiede zwischen Ebbe und Flut wirklich signifikant sind. Dieses ist beispielsweise in Frankreich der Fall, wo der Unterschied zwischen den Wasserständen bei zirka zwölf bis dreizehn Metern liegt. Sie sind aus diesem Grund nur an relativ wenigen Orten sinnvoll, da diese natürlichen Gegebenheiten nicht überall vorhanden sind. So gibt es beispielsweise in Deutschland nicht ein einziges Gezeitenkraftwerk. Zu guter Letzt gibt es noch die Möglichkeit, die Wellen zur Gewinnung von Strom zu nutzen. Hier gibt es unterschiedliche Methoden, um Elektrizität zu erzeugen, doch auch diese Wellenkraftwerke sind in Deutschland nicht zu finden, sie gibt es an den Küsten einiger skandinavischen Länder, in Frankreich und England. Weltweit werden zirka 20 Prozent des Elektrizitätsbedarfs durch die Wasserkraft bedient.
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MehrRegenerative Energiequellen
Man nennt nachwachsende Energien auch regenerative Energiequellen. Sie gewinnen angesichts schrumpfender Rohstoffvorkommen von Öl oder auch natürlichem Erdgas immer mehr an Bedeutung. Durch die richtige Nutzung kann die Versorgung der Menschen mit Energie auch weiterhin sicher gestellt werden und darüber hinaus wird die Umwelt geschont. Weltweit wird heutzutage etwa ein Fünftel des benötigten Stroms durch regenerative Energiequellen erzeugt. Die wichtigsten regenerativen Energiequellen sollen im Folgenden in einem kurzen Überblick dargestellt werden.
Wind, Wasser und Sonne
Eine der ältesten regenerativen Energiequellen ist die Wasserkraft. Mit Hilfe von Wasserrädern wurde bereits im China des 3. Jahrtausend vor Christus das Wasser gestaut und auch die Römer nutzten diese Technik, um Getreide zu mahlen. Auch Hammerschmieden, Gewürzstampfer oder Waldarbeiter nutzten diese Energie späterhin. Inzwischen dient die Wasserkraft vornehmlich zur Stromerzeugung. Die Windenergie ist immer weiter auf dem Vormarsch in Form von Windenergieanlagen, die die Bewegungsenergie der Rotoren nutzt. Somit können zum Beispiel Generatoren oder auch Pumpen angetrieben werden. Bereits nach kurzer Einsatzzeit amortisieren sich diese Anlagen. An der Küste, wo der Wind stärker ist, ist dies schon nach drei bis vier Monaten der Fall. Im Binnenland dauert es zirka sechs bis sieben Monate, bis eine solche Anlage so viel Energie eingebracht hat, wie für ihre Herstellung benötigt wurde. Als regenerative Energiequelle hat sich die Windkraft einen wichtigen Platz erobert. Zudem ist sie sehr umweltfreundlich. Auch der Solarstrom gewinnt mehr und mehr an Bedeutung. Durch Solarenergie kann man Strom und auch Wärme gewinnen. Man benutzt dazu Solarmodule, die die Sonneneinstrahlung in Energie umwandeln. Dieses Verfahren nennt man Photovoltaik. Es wird Gleichstrom erzeugt, der beispielsweise Batterien oder Akkumulatoren mit Strom auflädt. Wird die Solarenergie in Wärme umgewandelt, so spricht man von Solarthermie. In Deutschland wird die Solarwärme verwendet, um Brauchwasser zu erwärmen oder die Raumheizung zu unterstützen.
Geothermie, Erd- und Biogas und Holz
Auch Geothermie gehört zu den regenerativen Energiequellen. Das Erinnere ist ausgesprochen heiß, wie man beispielsweise an Vulkanen sehen kann. Diese Wärme macht sich die Geothermie, die von der Sonneneinstrahlung unabhängig ist, zu Nutzen. Sie kann zum Heizen genutzt werden und zur Erzeugung von Strom. Inwieweit die Erdwärme nutzbar ist, hängt von den Gegebenheiten vor Ort ab. Man unterscheidet die hydrothermale Geothermie und das Hot-Dry-Verfahren. Auf natürliche Weise entsteht Erdgas. Biogas hingegen besteht auch aus Methan, aber es wird aus den Abfallstoffen landwirtschaftlicher Betriebe gewonnen. Da das Methangas die Atmosphäre belastet, ist die Energiegewinnung daraus eine sehr nachhaltige und effektive Möglichkeit, das Erdklima zu schützen. In einer Biogasanlage können darüber hinaus auch Abfallstoffe aus der Lebensmittel produzierenden Industrie oder auch Brauereiabfälle verwendet werden. Auch in Blockheizkraftwerken wird Biogas zur Energiegewinnung verbrannt, um Wärme zu nutzen oder elektrischen Strom zu erzeugen oder eine Mischung aus beidem. Eine weitere regenerative Energiequelle ist Holz. Holz ist ein nachwachsender Rohstoff und kann zur Verbrennung genutzt werden. Entweder als Stückholz, als Pellets oder auch als Hackschnitzel. Pellets sind aus Abfallholz gepresste kleine Briketts, die in hochmodernen Heizungssystemen eingesetzt werden können. Hackschnitzel werden aus Abfallstoffen aus der Holzbe- und -verarbeitung kommen. Die Nutzung regenerativer Energiequellen ist eine sehr gute Alternative zu den konventionellen Energiegewinnungsmethoden und wird in Zukunft noch mehr an Bedeutung gewinnen.
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