Laufwasserkraftwerk

Wie funktioniert ein Laufwasserkraftwerk?

Um möglichst hohe Fallhöhen und Durchlaufmengen zu erreichen, wird das Wasser mithilfe einer Wehranlage aufgestaut. Da die Fallhöhe zwischen Wasserspiegel und Turbineneinlauf in der Regel nicht mehr als 15 bis 20 Meter beträgt, werden Laufwasserkraftwerke auch als Niederdruckanlagen bezeichnet.

Laufwasserkraftwerke nutzen in der Regel Kaplan- oder Francisturbinen. Die Kaplanturbine ähnelt einer Schiffsschraube und ist verstellbar. Damit kann sie schwankenden Fallhöhen und Wassermengen angepasst werden. Die Francisturbine nutzt ein schneckenförmiges Rohr, durch das das Wasser in eine Strudelbewegung versetzt wird. Anschließend wird es durch ein Leitrad mit verstellbaren Schaufeln auf ein Laufrad gelenkt.

Laufwasserkraftwerke decken die Grundlast

Die Kilowattleistung von Laufwasserkraftwerken ist abhängig von dem Höhenunterschied zwischen Ober- und Unterwasser - also folglich von der Fließgeschwindigkeit - sowie der jahreszeitabhängigen Wassermenge. Während Hochwasser die Fallhöhe verringert, senkt Niedrigwasser die Fallgeschwindigkeit. Sowohl Hoch- als auch Niedrigwasser reduzieren somit die zu erwartende Strommenge. Laufwasserkraftwerke können unter idealen Bedingungen hohe Wirkungsgrade von bis zu 94 Prozent erzielen.

Da Laufwasserkraftwerke 24 Stunden am Tag Strom erzeugen, kommen sie in Deutschland zur Deckung der Grundlast zum Einsatz. Im Jahr 2009 wurden im Bundesgebiet 14.373.719 Megawattstunden Energie (Quelle: Statistisches Bundesamt) aus Laufwasser gewonnen.

Laufwasserkraftwerke sind in der Erbauung vergleichsweise teuer. Den hohen Investitionskosten stehen allerdings niedrige Betriebskosten gegenüber. Zum einen entstehen keine Kosten für den verwendeten Energieträger (Wasser), anders als beispielsweise bei Kohlekraftwerken. Zum anderen werden Laufwasserkraftwerke in der Regel über eine Zentrale ferngesteuert, so dass auch die Personalkosten relativ gering sind.

Arten von Laufwasserkraftwerken

Bei Laufwasserkraftwerken wird zwischen Kraftwerken mit und ohne Schwellbetrieb unterschieden. Anlagen mit Schwellbetrieb sammeln über einige Stunden das Wasser im Stauraum. Erst dann erfolgt die Durchleitung zur Turbine. Vorteile des Schwellbetriebs sind die höhere Leistung und die Regulierbarkeit der Wassermenge. Eine Anlage mit Schwellbetrieb ist beispielsweise das Ausleitungskraftwerk. Hier wird das in einer Wehranlage gestaute Wasser über einen Kanal zum Krafthaus gelenkt. Sinn dieser Maßnahme: Der Flusslauf wird stark verkürzt. Das führt dazu, dass an Fallhöhe gewonnen wird.

Die ursprünglichste Form von Laufwasserkraftwerken sind Wasserräder. Sie kommen auch heute noch zum Einsatz, weil sie auch bei nur geringer Fallhöhe hohe Wirkungsgrade erzielen.

Wasserwirbelkraftwerke zwacken Flüssen mithilfe einer Betonrampe Wasser ab. Dieses wird im Anschluss in ein kreisrundes Betonbecken mit Abfluss geleitet. Dabei entsteht ein Wirbel, der einen speziellen Wirbelrotor antreibt. Die dadurch erzeugte Drehbewegung produziert Strom.

Zu den Laufwasserkraftwerken zählen ebenso Strombojen. Strombojen sind schwimmende Strömungskraftwerke, die in den Fluss gehängt werden und somit das Landschaftsbild nicht verändern. Sie nutzen die kinetische Energie des ungestauten Flusses.

Sauberer Strom aus Wasserkraft

Der in Laufwasserkraftwerken produzierte Strom zählt zu den Erneuerbaren Energien. Schadstoffbelastungen oder Abwärmeprobleme treten nicht auf. Dennoch gibt es Kritiker dieser Stromgewinnungsmethode. Ihre Argumente: Durch den Bau der Kraftwerke wird massiv und nachhaltig in die Umwelt eingegriffen. So werden beispielsweise die natürliche Flussdynamik des Gewässers gestört sowie ökologisch wichtige Überflutungen verhindert.