Wasser

Wasserkraft

Wasserkraft spielt für die Menschen bereits seit Jahrtausenden eine wichtige Rolle. Mithilfe von Mühlrädern wurden Arbeits- und Werkzeugmaschinen in Schmieden, Mühlen und Sägewerken angetrieben. Schöpfräder sorgten schon vor einigen Tausend Jahren für die Bewässerung von Feldern. Nach der Erfindung der Dampfmaschine war die Wasserkraft kurzzeitig weniger gefragt. Doch dies änderte sich schlagartig mit der Elektrifizierung der Welt Ende des 19. Jahrhunderts, denn mit Wasserkraft konnten die Turbinen für die Stromerzeugung angetrieben werden.

Wasserkraft zählt heute mit zu den wichtigsten erneuerbaren Energiequellen. Doch da in jedem Land andere Voraussetzungen herrschen, fällt ihre Nutzung regional sehr unterschiedlich aus. So stammt in Norwegen fast der gesamte Strom aus Wasserkraft. Und auch in den Alpen, in Österreich und in der Schweiz, tragen Wasserkraftwerke zu mehr als der Hälfte der Energieversorgung bei. In Deutschland hingegen ist es nur ein sehr kleiner Teil.

Um aus Wasser Strom zu erzeugen muss das Wasser in Bewegung sein, also kinetische Energie besitzen. Diese Bewegungsenergie des strömenden oder nach unten fallenden Wassers wird in elektrische Energie verwandelt. Dabei gilt: Je größer die Wassermassen und je höher deren Geschwindigkeit, desto mehr Elektrizität kann erzeugt werden.

Das größte Wasserkraftwerk der Welt ist der Drei-Schluchten-Staudamm in Yichang in China.

Wenn du mehr über diesen Staudamm erfahren möchtest, kannst du dir das folgende Video anschauen:

Wie funktioniert ein Wasserkraftwerk?

Im Inneren des Wasserkraftwerks wird das strömende Wasser durch riesige Turbinen geleitet. Die Turbinen drehen sich unter dem Druck des Wassers und treiben durch die Drehbewegung einen Generator an. Der Generator wandelt die Bewegungsenergie des Wassers in elektrische Energie um.

Es gibt zwei verschiedene Arten von Wasserkraftwerken:

Laufwasserkraftwerke und Speicherkraftwerke. Laufwasserkraftwerke werden meist an großen Flüssen errichtet und nutzen die gleichmäßig fließende Bewegungsenergie des Wassers. Mithilfe eines Wehrs wird das Wasser aufgestaut, um eine größere Fallhöhe zu erreichen. Fallende Rohre leiten das Wasser auf die Turbinen, die mit ihrer Drehbewegung die Generatoren antreiben.

Bei Speicherkraftwerken wird das Wasser in einem Stausee aufgestaut und über große Fallrohre auf tiefer liegenden Turbinen gelenkt. Da in Stauseen riesige Wassermengen gespeichert sind, lässt sich damit deutlich mehr Energie produzieren als mit einem Laufwasserkraftwerk.

Wasserkreislauf

Aus dem All betrachtet, ist unsere Erde ein blauer Planet. Mehr als zwei Drittel der Erdoberfläche sind mit Wasser bedeckt. Der allergrößte Teil davon ist Salzwasser in Meeren und Ozeanen, während auf das Süßwasser nur ein ganz kleiner Anteil entfällt. Vom Süßwasseranteil wiederum sind etwa drei Viertel gefrorenes Polar- und Gletschereis. Gäbe es die Sonne nicht, wäre unsere Erde eine riesige Eiskugel. Nur dank der Sonnenstrahlung ist der größte Teil des Wassers flüssig. Aber die Sonne macht noch mehr. Sie sorgt für einen natürlichen Wasserkreislauf. Durch die auftreffenden Sonnenstrahlen verdunstet das Oberflächenwasser in Seen und Flüssen und sammelt sich in den Wolken. Regen und Schnee fallen aus den Wolken, sammeln sich in den Bergen und hoher gelegenen Regionen, strömen in Flüssen und Bächen in die Täler und füllen Seen.

Den Wasserkreislauf können wir auch in einem Experiment simulieren. Das geht wie folgt:

Du brauchst: 

• 1 Salatschüssel
• 1 Tasse
• 1 kleine flache Schale oder Untertasse
• 2 Servietten
• 1 Stein
• Frischhaltefolie
• Klebeband

Stelle eine Tasse umgedreht in die Salatschüssel. Auf die Tasse stellst du eine kleine flache Schale. Um die Tasse herum legst du zwei Papierservietten und begießt sie mit Wasser, so dass sie gut durchfeuchtet sind. Über die Salatschüssel spannst du ein großes Stück Frischhaltefolie. In die Mitte der Folie legst du einen kleinen Stein. Der Stein soll die Folie genau über der flachen Schale 2 bis 3 Zentimeter nach unten drücken. Mit Klebeband fixierst du die Folie rund um den Rand der Salatschüssel, sodass von außen keine Luft mehr eindringen kann. Deine Versuchsanordnung stellst du an ein sonnenbeschienenes Plätzchen.

Was passiert?

Durch die Sonnenwärme verdunstet das Wasser in den Servietten und steigt in Form von Wasserdampf nach oben. Da der Wasserdampf nicht entweichen kann, sammelt er sich unter der Folie, kondensiert und tropft in Form von Wasser in die Auffangschale. Dieser Vorgang wiederholt sich permanent, solange der Versuchsaufbau in der Sonne steht.