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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 (G+)

Wie man zitiert; zusätzliche Literatur vorschlagen

Ursprüngliche Erstellung: 24.07.2010; letzte Änderung: 22.02.2017

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

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

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.


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