Geschichte der Wasserenergie
Die Energie des Wassers wird von Menschen schon seit Jahrtausenden genutzt, wahrscheinlich ist sie sogar die älteste Energiequelle überhaupt. So wurden bereits im alten Mesopotamien wassergetriebene Schöpfräder verwendet, dank derer fließendes Wasser sich auf wundersam erscheinende Weise von selbst schöpfte. Später bauten die Römer erste, von großen Wasserrädern getriebene Mühlen – eine Technik, die Jahrhundertelang weiterentwickelt und verfeinert wurde.
Verfügbare Energiequellen
Genau genommen ist Wasser allerdings keine Energiequelle. Die Anzahl der grundlegenden, auf der Erde verfügbaren Energiequellen ist entgegen der allgemeinen Meinung nämlich stark begrenzt: Einmal wäre da die Kernenergie, in radioaktiven Stoffen gespeicherte Energie, die bei deren Zerfall freigesetzt wird, weiterhin die, vor allem im Erdkern gespeicherte, Restwärme der Erdentstehung. Und schließlich, als dritte und größte Energiequelle die Sonne. Denn zur Sonnenenergie zählt nicht nur die Energie, die in der direkten Sonneneinstrahlung liegt. Auch die fossilen Energieträger Öl, Gas und Kohle speichern nichts anderes als die Sonnenenergie vergangener Epochen.
Die Energieumwandlung des Wassers
Die Wasserenergie ist nur eine Art von umgewandelter Sonnenenergie, die entsteht, wenn die Sonne Wasser verdunsten lässt, so dass dieses Höhenenergie gewinnt. Wenn sich die Wolken abregnen und das Regenwasser durch Flüsse und Bäche langsam wieder ins Tal fließt, gibt es die Höhenenergie wieder ab. Dies ist der grundlegende Effekt, den sich die meisten Wasserkraftwerke zunutze machen.
Kreislauf des Wassers
Da der Kreislauf aus Verdunsten und Abregnen sich kontinuierlich und natürlich wiederholt, die nutzbare Energie also nicht verbraucht werden kann, gilt Wasserenergie als erneuerbare oder regenerative Energie – im Gegensatz zu den fossilen Brennstoffen, die zwar auch natürlich nachgebildet werden, allerdings viel langsamer als die Menschheit sie verbraucht.
Die Gewinnung von Energie aus Wasser
Um für den Menschen nutzbar zu werden muss die im Wasser liegende potentielle Energie zunächst gewonnen werden. Wurde sie als mechanische Energie früher zumeist noch direkt genutzt, um etwa Mühlsteine zu bewegen, wandelt man die Wasserenergie heute zum allergrößten Teil in den universellen Energieträger Strom um, durch den die Energie auch über weite Strecken transportiert und auf vielfältige Weise genutzt werden kann.
Arten der Energiegewinnung
Zur Gewinnung von Strom aus Wasserkraft gibt es mehrere Methoden.
Wasserkraftwerke
Klassische Wasserkraftwerke befinden sich an Flussläufen, die zu einem See aufgestaut werden, um möglichst viel potentielle Energie zu sammeln. Durch Öffnungen in der Staumauer wird ein Teil des Wassers abgelassen, der herabstürzt und Turbinen antreibt. Diese, durch das Wasser in Drehung versetzt, geben die Energie an Generatoren weiter, die die letztendliche elektrische Energie erzeugen. Man unterscheidet zwischen verschiedenen Kraftwerkstypen:
Wasserkraftwerksarten
Laufwasserkraftwerke erzeugen Strom aus dem fließenden Wasser eines aufgestauten Flusses, Speicherkraftwerke stauen den Fluss übereinen längeren Zeitraum, nur von Zeit zu Zeit wird hier Wasser abgelassen und eine große Menge Strom produziert. Pumpspeicherkraftwerke schließlich nutzen übrigen Strom, um das zuvor hinabgeflossene Wasser wieder nach oben zu pumpen.
Gezeitenkraftwerke
Außerdem gibt es noch weitere Arten, Wasserenergie zu gewinnen, die auf anderen grundlegenden Prinzipien basieren. So erzeugen Gezeitenkraftwerke Strom aus der Energie, die das Wasser der Meere bei seinem ständigen Heben und Senken abgibt. Diese funktionieren mittels eines Staudammes am Eingang einer Bucht und einer darunter liegenden Turbine. Bei Flut hebt sich der Wasserstand außerhalb des Staudammes und es entsteht ein Wasserdruck nach innen, der die Turbine antreibt, bei Ebbe tritt der gleiche Effekt in entgegengesetzter Richtung auf.
Meeresströmungskraftwerke
Meeresströmungskraftwerke hingegen nutzen die Energie natürlicher Meeresströmungen wie etwa des Golfstroms. Unter Wasser stationierte Turbinen werden durch die langsame, kontinuierliche Bewegung des Wassers angetrieben und erzeugen so Strom.
Wasserkraft gilt als eine ausbaufähige Art der Energiegewinnung, die vor allem gefördert wird, da sie ohne Emissionen und Luftverschmutzung vonstatten geht.
Nachteile der Wasserenergie
Allerdings ist auch die Gewinnung von Wasserenergie oft keineswegs ökologisch unstrittig. So bedeuten gigantische Staudammprojekte wie der Nasser-Staudamm in Ägypten oder der Dreischluchtendamm in China massive Eingriffe in die natürliche Landschaft und das Ökosystem. In Ägypten führte dies bereits zu schweren Problemen wie einer Bodenversalzung.
Zurzeit werden etwa 18 Prozent des Weltenergiebedarfs durch Wasserkraft gedeckt, nach Meinung vieler Experten stellt das allerdings erst ein Fünftel der insgesamt nutzbaren Wasserenergie dar. In Zukunft könnte Wasserenergie also eine weit bedeutendere Rolle übernehmen, auch wenn sie nur regional begrenzt verfügbar ist.