Wasserkraft

Kannst du ganze Städte allein mithilfe von Wasser mit Strom versorgen?

Es gibt eine erneuerbare Energiequelle, die stärker ist als alle anderen und viel mehr Strom erzeugt als Wind- oder Solarenergie ^[1,2,3]. Sie heißt Wasserkraft und nutzt die Bewegung von Wasser, um riesige Mengen Energie zu erzeugen.

Die Energiewende ist längst im Gange, und Wasserkraft hat enormes Potenzial ^[3,4,5]. Wind- und Solarenergie legen rasant zu, doch um bis 2050 Klimaneutralität zu erreichen, muss auch der Ausbau der Wasserkraft ähnlich beschleunigt werden ^[5-9].

Was sind also die neuesten Fortschritte bei dieser Technologie, und wie lässt sich ihre volle Kraft entfesseln?

Seit Beginn der Zivilisation wissen Menschen: Wasser ist Kraft. Wenn du 2.000 Jahre ins antike Griechenland zurückblickst, siehst du, dass die Griechen zwischen schönen Bergen und sonnigen Wiesen schon Wasserräder nutzten, um Weizen zu Mehl zu mahlen ^[10,11,12].

Später industrialisierten die Römer das Verfahren und schufen in Barbegal in Südfrankreich eine unglaubliche Produktionsanlage ^[13-18]. Archäologen glauben, dass sie mit 16 wasserbetriebenen Mühlen täglich bis zu 25 Tonnen ^[16,17] Mehl mahlte - genug, um alle Bewohner der nahe gelegenen Stadt Arles zu ernähren ^[11,16,18].

Über die Jahrhunderte fand die Menschheit immer neue Wege, die Kraft des Wassers zu nutzen. Inzwischen liefert Wasserkraft rund 14 % der weltweiten Stromerzeugung ^[1,2] und liegt damit direkt hinter Kohle und fossilem Gas.

Aber wie funktioniert das? Es gibt drei Haupttypen von Wasserkraftanlagen ^[19]:

Typ 1 - ein Stausee.

Der häufigste Typ nutzt einen großen Staudamm quer über einen Fluss, um einen Stausee anzulegen, der höher liegt als der restliche Fluss. Wenn Energie gebraucht wird, wird Wasser aus dem oberen Stausee freigesetzt und fließt stromabwärts. Durch den Höhenunterschied treibt das fließende Wasser eine Reihe von Turbinen an, die weiter unten stehen und mit Generatoren verbunden sind ^[19]. Et voilà, die Generatoren erzeugen Strom.

Doch einen Stausee anzulegen, ist ein großes Projekt, das Land überflutet und den Fluss in seinem natürlichen Lauf unterbricht ^[20]. Aber es gibt noch eine andere Möglichkeit…

Typ 2 - Laufwasserkraft.

Dieses einfache System wird weltweit genutzt und kann mit oder ohne Staudamm funktionieren. Im Grunde baust du, wenn ein Fluss natürlich bergab fließt, eine kleine Umleitung - so wird ein Teil des Flusses durch einen Kanal geleitet. Dann fließt das Wasser im Kanal durch ein Rohr nach unten, dreht die Turbinen und bingo - Strom! ^[19,20]

Aber ist Wasserkraft überhaupt ohne einen Fluss in der Nähe möglich? Ja, ist sie…

Typ 3 - Pumpspeicher.

Hier gibt es zwei Stauseen, einen tiefer und einen höher gelegenen. Das lässt sich mit einer anderen erneuerbaren Energiequelle kombinieren, etwa Solarenergie.

Tagsüber, wenn die Sonne scheint, können Solarpanels zu viel Strom erzeugen. Normalerweise würde dieser überschüssige Strom verschwendet, aber wenn du ihn zum Betreiben einer Pumpe nutzt, kannst du Wasser bergauf in den höheren Stausee pumpen ^[19-23].

Nachts, wenn die Sonne nicht scheint und der Strombedarf meist höher ist, kann das Wasser aus dem höheren Stausee freigesetzt werden, um die Turbinen anzutreiben und bei Bedarf Strom zu erzeugen.

Es ist wie eine riesige wiederaufladbare Wasserbatterie. Tatsächlich machen diese Pumpspeicher über 90 % der weltweiten langfristigen Energiespeicherung aus ^[5,22].

Wasserkraftanlagen brauchen nicht unbedingt riesige Bauprojekte. Sie können viel kleiner sein und sogar in deinen Garten passen - du brauchst nur einen Höhenunterschied und Zugang zu genug fallendem Wasser ^[24]. Und lass dich nicht von der Größe täuschen! Ein winziges lokales System kann genug Strom für ein kleines Dorf liefern ^[19,25,26].

Kann Wasserkraft also helfen, den Weg zu Klimaneutralität zu weisen?

Leider läuft bei Wasserkraft nicht alles glatt - sie steht vor einigen Hürden ^[27,28].

Das erste Problem ist sozial: Solche Bauprojekte können dazu führen, dass Gemeinschaften umgesiedelt werden. Bei einem großen Staudamm mit Stausee müssen vielleicht Hunderttausende Menschen ihre Häuser verlassen und woanders hinziehen ^[29-32].

Das zweite Problem ist ökologisch: Wenn sie nicht richtig geplant werden, können Staudämme der Umgebung und der dort lebenden Tierwelt enorm schaden ^[33-36].

Doch mit dem richtigen Ansatz und Innovationen kann Wasserkraft eine wichtige Rolle dabei spielen, CO₂-Emissionen zu senken ^[27,37]. Es werden Lösungen vorgeschlagen: ^[38,39]

Wenn lokale Gemeinschaften zum Beispiel einbezogen werden, können sie bei Entscheidungen mitreden und direkt vom Projekt profitieren ^[40,41].

Umweltverträglichkeitsprüfungen, kurz UVP, müssen ebenfalls durchgeführt werden, um Schäden für die Umgebung möglichst gering zu halten ^[42,43,44].

Experten arbeiten auch an besserer Technik, etwa Fischtreppen und fischfreundlichen Turbinen ^[45,46,47].

Die Welt scheint Wasserkraft vergessen zu haben, doch sie ist wie ein schlafender Riese, dessen weltweites Potenzial größtenteils noch ungenutzt ist. Zum Glück - Schätzungen zufolge muss die weltweit installierte Leistung der Wasserkraft bis 2050 verdoppelt werden, um Klimaneutralität zu erreichen ^[5,6].

Mit dem Ausbau von Wind- und Solarenergie wird auch der Ausbau von Pumpspeichern unerlässlich sein, um diese schwankenden Energiequellen zu unterstützen ^[5,22,23].

Verantwortungsvoll geplant kann Wasserkraft den Übergang weg von fossilen Brennstoffen anführen, denn sie ist stark, zuverlässig und bei Bedarf verfügbar.