Funktion eines Wasserkraftwerkes

Es gibt verschiedene Arten von Wasserkraftwerken. In der Schweiz sind grundsätzlich drei Arten in Betrieb: Laufwasserkraftwerke, Speicherkraftwerke und Pumpspeicherkraftwerke. Die Funktionsweise basiert jedoch bei allen dreien auf demselben Prinzip.

Die Laufwasserkraftwerke werden an Flüssen gebaut und nutzen die Strömung des Wassers zur Stromerzeugung. Sie funktionieren dort am effektivsten, wo grosse Mengen an Wasser durchfliessen. Diese Wassermengen werden durch Kavernen geleitet und treffen dort auf sogenannte Kaplan-Turbinen. Die Bewegungsenergie des Wassers treibt die Turbinen an. Über Generatoren wird die Rotationsenergie in Strom umgewandelt und ins Netz gespiesen. Das Wasser fliesst weiter und wird in den Fluss zurückgeführt.

Die Laufwasserkraftwerke sind die häufigste Art von Wasserkraftwerken in der Schweiz. Laufwasserkraftwerke werden zur Deckung der Grundlast verwendet, da permanent Wasser durch die Kraftwerke fliesst und dieses nicht zurückgehalten werden kann. Die Produktion schwankt jedoch, da saisonal die Wassermengen im Fluss variieren. Damit der Fluss für Schiffe und Tiere dennoch passierbar bleibt, werden zudem Fischtreppen oder Schleusen errichtet.

Die Speicherkraftwerke werden unterhalb von grossen Stauseen gebaut und nutzen das Gefälle zwischen See und Kraftwerk. Der Höhenunterschied variiert und kann mehrere Hundert bis weit über 1'000 Meter betragen. Das Wasser wird durch grosse Rohre oder Stollen vom Stausee in das Kraftwerk geleitet und dort durch Turbinen geschleust. Die angeschlossenen Generatoren wandeln dann wiederum die Rotationsenergie der Turbinen in Strom um. Das Wasser wird über einen Zwischenspeicher langsam wieder in einen Fluss geleitet.

Speicherkraftwerke werden hauptsächlich bei erhöhtem Strombedarf eingesetzt und dienen daher zur Deckung von Spitzenlasten und speichern das witterungsbedingt anfallende Wasser. Das hohe Gefälle sorgt für einen starken Wasserdruck auf die Turbinen, durch das Speicherbecken ist der Wasserdurchfluss zudem gut regulierbar.

Pumpspeicherwerke funktionieren grundsätzlich gleich wie Speicherkraftwerke. Sie verfügen jedoch über Stauseen auf verschiedenen Höhenlagen. Dabei wird zur Stromproduktion das Wasser vom oberen in den unteren Stausee geleitet und dabei durch Turbinen geschleust. Der grosse Vorteil von Pumpspeicherkraftwerken liegt darin, dass das Wasser nicht nur gespeichert und turbiniert werden kann, sondern auch wieder hochgepumpt. Hat man im Schweizer Netz überflüssigen Strom (beispielsweise nachts oder im Sommer), wird Wasser vom unteren Stausee wieder nach oben gepumpt, sodass dieses bei Bedarf wieder zur Stromproduktion genutzt werden kann. Pumpspeicherkraftwerke funktionieren daher wie Batterien, die wie die Speicherkraftwerke Spitzenlasten abdecken können.