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Laufwasserkraftwerk

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Definition: ein Wasserkraftwerk, welches mit kontinuierlich zufließendem Wasser ohne Speichermöglichkeit betrieben wird

Englisch: running-water power station

Kategorien: elektrische Energie, erneuerbare Energie, Kraftmaschinen und Kraftwerke

Autor: Dr. Rüdiger Paschotta

Wie man zitiert; zusätzliche Literatur vorschlagen

Ursprüngliche Erstellung: 24.07.2010; letzte Änderung: 29.07.2016

Ein Laufwasserkraftwerk oder Flusskraftwerk ist ein Wasserkraftwerk, welches mit kontinuierlich zufließendem Wasser ohne größere Speichermöglichkeit betrieben wird. Solche Kraftwerke stehen in aller Regel in oder an einem Fluss oder Bach. Das Wasser wird am Kraftwerk aufgestaut, wobei typischerweise nur ein relativ kleiner Höhenunterschied von einigen Metern erreicht wird. Meist wurden solche Kraftwerke an Stellen errichtet, an denen das Wasser ohnehin zwecks Regulierung des Wasserstands aufgestaut werden musste.

In einigen Fällen wird ein wesentlich größerer Höhenunterschied erzielt, indem vor einer Flussschleife ein Wehr installiert wird, von dem ein Druckstollen zu einem deutlich tiefer gelegenen Maschinenhaus am Ende der Schleife führt. Man spricht hier von einem Ausleitungskraftwerk. Die meisten Laufwasserkraftwerke arbeiten aber mit einem kleinen Höhenunterschied von einigen Metern, also einem geringen Wasserdruck. Typischerweise enthalten sie eine Kaplanturbine, deren Rotor einem Propeller ähnelt.

Die erzielte Leistung ist proportional zu dem Produkt der pro Sekunde anströmenden Wassermenge, dem Höhenunterschied und dem Wirkungsgrad der Niederdruckturbine(n). Bei Kleinanlagen wird anstelle einer Kaplan- oder Durchströmturbine manchmal ein einfaches Wasserrad eingesetzt.

Elektrizitätswerk Rheinau

Abbildung 1: Das Elektrizitätswerk Rheinau arbeitet an einer Schleife des Rheins mit Wasser, welches über 6,6 km Entfernung durch einen Stollen vom Rheinfall angeliefert wird. Die zwei Kaplanturbinen mit zusammen 37 MW erzeugen jährlich 245 GWh = 245 Mio. Kilowattstunden. Bild: Axpo AG.

In Deutschland werden Laufwasserkraftwerke mit einer Gesamtleistung von über 4 GW genutzt und erzeugen jährlich ca. 18,6 TWh elektrische Energie, was rund 6 % des Bedarfs entspricht.

Der Artikel über Wasserkraft diskutiert allgemeinere Aspekte von Wasserkraftwerken.

Zeitlicher Verlauf der Kraftwerksleistung

Auch Laufwasserkraftwerke können häufig dem Strombedarf angepasst werden – jedoch nur in beschränktem Umfang. Wasser-Speicherkraftwerke bieten hier eine weitaus größere Flexibilität.

Die Leistung eines Laufwasserkraftwerks ist typischerweise recht gleichmäßig über Tag und Nacht verteilt, so dass es sich um ein Grundlastkraftwerk handelt. Die Produktion kann aber im Verlauf der Jahreszeiten erheblich schwanken. Häufig ist die Stromproduktion im Winter geringer und steigt dann im Frühjahr wegen der Schneeschmelze wieder stark an; das umgekehrte Verhalten wäre energiewirtschaftlich vorteilhafter. Überraschenderweise kann auch Hochwasser die Produktion reduzieren, wenn der Wasserspiegel unterhalb der Wehranlage ansteigt, so dass die nutzbare Höhendifferenz abnimmt.

Kurzzeitig kann bei manchen Kraftwerken das Wasser stärker aufgestaut werden, wenn weniger elektrische Leistung benötigt wird, um zu späteren Zeiten durch Schwallbetrieb (oder Schwellbetrieb) eine erhöhte Leistung zu erzielen. Die Speichermengen sind jedoch weitaus geringer als bei echten Speicherkraftwerken.

Ökologische Aspekte

Ist Strom aus Laufwasserkraftwerken ökologisch günstig?

Flusswasserkraftwerke können diverse negative Auswirkungen auf die Fauna und Flora der Flüsse haben. Insbesondere ältere Bauten behindern oft sehr stark die Fischwanderung, und Fische können auch getötet werden, wenn sie durch die Turbinen gelangen. Bei neueren Flusskraftwerken (ebenfalls bei Sanierungen alter Kraftwerke) werden oft erhebliche Anstrengungen unternommen, um solche Auswirkungen soweit möglich zu vermeiden. Insbesondere können sorgfältig geplante Fischaufstiege (Fischtreppen, z. B. auch Fischlifte) die Fischwanderungen ermöglichen, auch wenn damit normalerweise ein kleiner Teil des nutzbaren Wassers (manchmal nur rund 1 %) verloren geht.

Es gibt aber auch andere ökologische Auswirkungen wie z. B. Veränderungen des Transports von Schotter und Nährstoffen sowie der allgemein Fluss-Dynamik, z. B. nicht mehr auftretende Überflutung bestimmter Flächen.

Im Zuge des Baus oder der nachträglichen Verbesserung von Laufwasserkraftwerken werden oft ökologische Ausgleichsmaßnahmen durchgeführt, die ökologische Nachteile kompensieren sollen.

Auswirkungen auf die Schifffahrt

Die Schifffahrt wird durch Laufwasserkraftwerke blockiert, wenn keine Schleusen die Durchfahrt ermöglichen. In etlichen Fällen wird die Schiffbarkeit von Flüssen aber im Zusammenhang mit der Errichtung von Wasserkraftwerken verbessert.

Siehe auch: Wasserkraftwerk, Trinkwasserkraftwerk, Grundlast, Wasser-Speicherkraftwerk
sowie andere Artikel in den Kategorien elektrische Energie, erneuerbare Energie, Kraftmaschinen und Kraftwerke

Alles verstanden?


Frage: Welche der folgenden Aussagen über Laufwasserkraftwerke sind korrekt?

(a) In Deutschland erzeugen sie den größten Teil des Wasserkraft-Stroms.

(b) Im Vergleich zu Speicherkraftwerken produzieren sie meist viel weniger Strom pro Kubikmeter Wasser.

(c) Flusswasserkraftwerke produzieren eine tagaus, tagein fast gleiche elektrische Leistung.


Siehe auch unser Energie-Quiz!

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Thesen zum Klimaschutz

1. Die Klimagefahren sind real.

Die absolut überwiegende Mehrheit der Klimaforscher bestätigt das.

Manche Leute aus anderen Fachgebieten meinen es besser zu wissen als all diese Forscher. Das ist lächerlich.

Es gibt immer Minderheitsmeinungen, auch unter Forschern, und manchmal stimmen diese sogar. Aber darauf zu bauen, dass die große Mehrheit total daneben liegt, wäre eine große Dummheit.

2. Plötzliche Klima­änderungen sind höchst gefährlich.

Die Natur hat sich über lange Zeit an das derzeitige Klima angepasst. Starke Änderungen innerhalb nur einiger Jahrzehnte hätten dramatische Folgen.

Auch die Menschheit kann sich nicht an beliebig veränderte Umweltbedingungen anpassen.

Dass es vor tausenden von Jahren erhebliche Klimaschwankungen gab, heißt keineswegs, dass wir damit zurechtkommen werden!

3. Klimaschutz kostet viel Geld – kein Klima­schutz noch viel mehr!

Die Vorstellung, man solle lieber Geld sparen, um damit dann eine Klimakatastrophe zu überstehen, ist geradezu absurd. Die Folgen starker Klimaveränderungen sind unabsehbar und dann nicht mehr korrigierbar.

Wer unseren Wohlstand bewahren will, wünscht sich zu allerletzt einen schnellen Klimawandel!

4. Zeigefinger auf China sind unangebracht.

  • Dürfen Chinesen pro Kopf weniger CO2 emittieren, nur weil es viele Chinesen gibt?
  • Können wir massenhaft Güter aus China importieren und die Verantwortung für die dabei entstehenden Emissionen von uns weisen?
  • Wer selbst weit überdurchschnittliche Pro-Kopf-Emissionen verursacht, zeigt besser nicht mit dem Finger auf andere.

Lesen Sie unseren Artikel zum Thema!

5. Viele Maßnahmen für den Klimaschutz sind ohnehin auch aus anderen Gründen nötig.

  • Eine massive Abhängigkeit z. B. von Erdöl und Erdgas ist gerade in Zeiten stark rückläufger Förderung in Europa wirtschaftlich und politisch hoch gefährlich.
  • Kohlekraftwerke schaden nicht nur dem Klima: Auch in Europa verursachen sie jährlich tausende vorzeitiger Todesfälle durch Luftverschmutzung.

Einfach weiterzuwursteln wie bisher ist keine Option!

6. Energiewende: ja, aber bitte richtig.

  • Eine echte Energiewende ist unverzichtbar, um unsere ökonomische und ökologische Zukunft zu retten.
  • Die deutsche Energiewende findet bisher fast nur im Strombereich statt, und selbst dort wird mittlerweise rabiat gebremst.
  • Die Wärmewende wäre besonders wichtig: Sehr viel Energie wird in Form von Wärme gebraucht oder verschwendet. Sorgen wir dafür, dass wir auch morgen noch in warmen Häusern leben können!

7. Substitution ist nötig, hat aber Grenzen.

  • Wir können viel Kohlestrom z. B. durch Wind- und Solarstrom ersetzen – beim Strom gibt es viele Möglichkeiten.
  • Im Wärmebereich ist es schwieriger: z. B. Holz als Ersatz für Erdgas gibt es nicht unbegrenzt.
  • Strom für Wärme (z. B. mit Elektrowärmepumpen) geht auch, aber sehr viel Öko­strom im Winter zu erzeugen ist schwierig!

Also: Allein mit Substitution schaffen wir es nicht! Der Verbrauch muss runter!

8. Kernenergie ist ein Nebenkriegsschauplatz.

  • Weltweit deckt die Kernenergie nur wenige Prozent des Energiebedarfs – in Zukunft noch weniger.
  • Ein entscheidender Beitrag der Kernenergie zum globalen Klimaschutz scheitert schon an den Kosten.
  • Auf die ferne Zukunftshoffnung Kernfusion zu setzen, ist Traumtänzerei: Wenn das überhaupt je geht, ist es wohl unbezahlbar.

Also: Von der Kernenergie wird es nicht abhängen, ob wir das Klimaproblem lösen.

9. Energieeffizienz ist enorm wichtig.

  • Nur wenn wir entscheidend weniger Energie brauchen, können wir den Bedarf sauber, sicher und bezahlbar decken.
  • Energieeffizienz hat enorme Potenziale – bei uns und weltweit.
  • Effizienz ist nachhaltig: Das funktioniert dauerhaft, ohne neue schwierige Probleme aufzuwerfen.

Also: Wir müssen unbedingt die Energieeffizienz kraftvoll vorantreiben!

10. Suffizienz ist eben­falls unverzichtbar.

  • Überbordende Ansprüche zu erfüllen, etwa auf jährliche Flugreisen, ist kaum auf nachhaltige Weise machbar.
  • Es ist nicht vertretbar, dass die einen Energie gedankenlos in Mengen konsumieren, während andere noch nicht genug zum Leben haben.

Beachten Sie: Je weniger erfolgreich wir bei Substitution und Effizienz sind, desto wichtiger wird die Rolle der Suffizienz.

11. Emissionshandel ist gut und richtig, aber kein Allheilmittel.

  • Emissionshandel kann helfen, Klimaschutz möglichst kostengünstig zu praktizieren.
  • Wir brauchen deswegen ein globales Emissionshandelssystem.
  • Allein darauf zu setzen, wäre aber grundfalsch. Die Meinung von gewissen Ökonomen, Emissionshandel mache das deutsche EEG überflüssig, basiert auf nachweisbaren Denkfehlern.

12. Nicht jede Maß­nahme ist sinnvoll.

Manche sagen, wir bräuchten alle Beiträge zum Klimaschutz, die zu kriegen sind. Aber:

  • Wir haben begrenzte Resourcen. Wenn mehr davon in wenig wirksame Maßnahmen fließt, erreichen wir weniger, nicht mehr.
  • Unrealistische Hoffnungen z. B. auf neue Wundertechnologien sind gefährlich.

Also: Gezielt realisieren, was funktioniert! Nicht auf Wunder warten, sondern heute handeln!

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