fEnergie aus Wasser - Laufwasserkraftwerke, Speicherwasserkraftwerke, Pumpspeicherkraftwerk, Wellenkraftwerke, Gezeitenkraftwerke, Gletscherkraftwerke referat




Energie aus Wasser - Laufwasserkraftwerke, Speicherwasserkraftwerke, Pumpspeicherkraftwerk, Wellenkraftwerke, Gezeitenkraftwerke, Gletscherkraftwerke referat






Energie aus Wasser

Wasserrad

Die Wasserkraft gehört zu den ältesten Energiequellen der Menschheit. Jahrhunderte lang wurde sie als mechanische Energie zum Betrieb von Mühlen, Hammerwerken, Sägewerken ähnlichen Anlagen genutzt. Heute wird die Kraft der Flüsse und Talsperren hauptsächlich zur Stromerzeugung verwendet. Die Energie Umwandlung geschieht ohne Schadstoff – Freisetzung , ohne Wärmeabgabe an die Umgebung und mit einem sehr hohen Wirkungsgrad.



Aber wie kann man Energie aus Wasser gewinnen?

Physikalisch betrachtet nutzt man die kinetische Energie des Wassers. Nun, jede Wasserkraftanlage nutzt das Gefälle eines Flusses. Dem natürlichen Flußbett wird Wasser entnommen und über Rohrleitungen oder Kanäle einer Turbine zugeführt. So läßt sich die vorhandene potentielle Energie zur Elektrizitätserzeugung nutzen. Um möglichst wenig Energie auf dem Weg zur Turbine zu verlieren, müssen die Kanäle bzw. Rohrleitungen entsprechend gebaut werden. Glatte Wände und eine geringe Fließgeschwindigkeit des Wassers sind dabei wichtig. Am Beginn des Kanals wird ein Rechen angebracht, um grobes Geäst und Geröll fernzuhalten. Kurz vor der Turbine wird das Wasser nochmals durch einen Feinrechen gereinigt. In der Regel wird das Wasser durch ein Wehr aufgestaut, so daß oberhalb der Anlage ein kleiner Stausee entsteht.

Die Nutzung der elektrischen Energie aus Wasserkraft wird ertragreicher, desto mehr Wasser zur Verfügung steht, und je höher das Gefälle ist. Dieser Zusammenhang wird in Form der potentiellen Energie ausgedrückt; die potentielle Energie hängt von der Masse des fallenden Wassers und von relativen Höhenunterschied ab.Es gibt mehrere Arten von Wasserkraftwerken:

Laufwasserkraftwerke

Sie arbeiten rund um die Uhr. Ihre elektrische Arbeit ist von der Wasserführung des Flusses abhängig. Sie werden heute überwiegend als Flußkraftwerke direkt in den Flußlauf gebaut. Eine andere Variante des Laufwasserkraftwerks ist das Ausleitungskraftwerk.Ein Wehr im Flußlauf leitet einen Teil des Wassers durch einen Kanal zum Kraftwerk. Von dort strömt das Wasser wieder zurück in den Fluß. Kraftwerksketten mehrere Anlagen hintereinander an einem Fluß bieten zum Teil die Möglichkeit, nachts Wassermengen anzustauen. Diese "Stromreserve" kann bei Spitzenbedarf an die Turbinen abgeben werden.

Speicherwasserkraftwerke

Nutzen Wasser aus hochgelegenen Seen, das über Druckrohrleitungen oder Stollen auf die Turbinen des im Tal gelegenen Kraftwerks fließt.

Pumpspeicherkraftwerk

Pumpspeicherkraftwerke arbeiten nach dem Schema "Erst pumpen, dann speichern". Meist verfügen sie über ein künstlich angelegtes Speicherbecken, das im allgemeinen nicht durch Zuflüsse gefüllt wird. In Zeiten geringen Strombedarfs wird Wasser aus einem natürlichen Gewässer nach oben in das Speicherbecken gepumpt. Wenn dagegen viel Strom benötigt wird, kann das Wasser aus dem oberen Becken über die Turbinen abgelassen werden. Dabei wird wertvoller Spitzenstrom erzeugt.





 

 

 

Wellenkraftwerke

Kleinere Leistungen lassen sich auch durch die Nutzung des Wellenschlags erzielen. Dies ist allerdings nur an dafür günstigen Küsten möglich, wie sie etwa England, Norwegen, Frankreich und Dänemark haben. Ein Dorf auf der schottischen Insel Islay bezieht seinen Strom z.B. von einem Wellengenerator. Dabei werden die Wellen in eine Betonkammer gelenkt. Der plötzliche Wasseranstieg preßt die Luft in der Kammer zusammen, und die so entstehende Preßluft treibt eine Turbine an.Ebenso wird der Unterdruck beim Zurückschwappen der Welle zum Antrieb der Turbine benutzt. Für die Stromgewinnung aus Wellenkraft gibt es verschiedene Varianten. An deutschen Küsten kommt eine Nutzung der Wellen wie auch der Gezeiten nicht in Betracht, da die Kosten in keinem Verhältnis zu dem bescheidenen Nutzen stehen.

Gezeitenkraftwerke

Dieser Kraftwerkstyp nutzt die doppelte Kraft des Wassers aus: Das Wasser wird zweimal durch Turbinen geleitet: Das erste Mal, wenn es bei Flut ein Becken füllt, das zweite Mal, wenn es bei Ebbe wieder aus diesem Becken herausfließt. Das lohnt sich aber nur bei großen Tidenhüben, zum Beispiel in Saint-Malo an der französischen Küste. Das Wasser steigt und fällt hier 13,5 Meter, und es wird jeweils durch 10 Turbinen geleitet, die in einer 750 Meter langen Staumauer eingebaut sind. Das Kraftwerk liefert 0,24 Gigawatt Strom.

Gletscherkraftwerke

Auch die zweitgrößte Eismasse der Welt, das Grönländische Inlandeis, wird zur Stromgewinnung eingesetzt. Das Eis hat eine Masse von 2,4 Millionen Kubikkilometern. Der Bodensee hingegen hat nur 48 Kubikkilometer. Bei Gletscherkraftwerken wird ein Schmelzwassersee an seinem tiefsten Punkt angebohrt, damit man auch im Winter genug Wasser hat, obwohl die Oberfläche des Sees gefriert. Dann wird das Wasser durch ein Rohr unter dem Eis an die Küste geleitet, wo es in den Turbinen Strom erzeugt. In Grönland ist bisher nur ein Kraftwerk gebaut worden, das sein Wasser aus einem 11 Kilometer entfernten See bekommt. Man schätzt aber, daß man in Grönland jährlich fast 10 Terrawattstunden Strom gewinnen könnte!

Turbine


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