Energietechnik - Systeme zur Energieumwandlung. Kompaktwissen für Studium und Beruf

Energietechnik - Systeme zur Energieumwandlung. Kompaktwissen für Studium und Beruf

 

 

 

von: Richard Zahoransky

Vieweg+Teubner (GWV), 2007

ISBN: 9783834891594

Sprache: Deutsch

379 Seiten, Download: 8450 KB

 
Format:  PDF, auch als Online-Lesen

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Energietechnik - Systeme zur Energieumwandlung. Kompaktwissen für Studium und Beruf



11 Wasserkraftwerke (S. 215-216)

Die Wasserkraft ist derzeit die einzige erneuerbare Energiequelle von Bedeutung für die Stromversorgung. Sie hat in Deutschland einen Anteil von etwa 5 % der gesamten Stromerzeugung (Bild 1.2). In Norwegen und in Island, beispielsweise, basiert die Stromerzeugung ausschließlich auf der Wasserkraft. In Industrieländern sind Speicher- oder Pumpspeicherkraftwerke als Regel- und Spitzenlastkraftwerke und Laufwasserkraftwerke für die Grundlast im Einsatz. Die Nutzung der Wasserkräfte lässt sich noch in Asien (z.B. Drei-Schluchten- Projekt in Sanxia/China, das sich in Vollendung befindet), Südamerika und Afrika nennenswert ausbauen. Dem Ausbau stehen Naturschutzbedenken entgegen. Bestehende Stauseen genießen andererseits ökologische Wertschätzung und werden als Naherholungsgebiete genutzt.

In den USA wurden als Beschäftigungsprogramm in der Wirtschaftsdepression der dreißiger Jahre große Wasserkraftwerke angelegt, die bekanntesten am Colorado-River. Obwohl keine Brennstoffkosten1 anfallen, ist nicht immer die Wirtschaftlichkeit gegeben, da die Investitionskosten der Wasserbauten hoch sind. Die Mischkalkulation in Kombination mit der Schiffbarmachung, Verhinderung von Überschwemmungen, Anlegen von Trinkwasserreservoirs verbessert die Konkurrenzfähigkeit.

Die Wasserkraft wird schon seit dem Altertum zur Erzeugung mechanischer Energie genutzt. Mit den Windrädern sind es die einzigen Energieanlagen, die bis in die heutige Zeit positiv angesehen werden und romantische Gefühle hervorrufen. Zum Einsatz kamen damals unter- und oberschlächtige Wasserräder. Unterschlächtige Wasserräder nutzen die kinetische Energie eines fließenden Gewässers, oberschlächtige im Wesentlichen die potenzielle Energie.

Die Wirkungsgrade dieser Wasserräder sind gering. In der Anfangszeit der Elektrifizierung waren die Wasserkraftwerke dominant. In Europa spielten zunächst beim Ausbau des internationalen Stromverbundnetzes die Kraftwerke am Hochrhein die führende Rolle [11.1]. 11.1 Nutzbare Wasserenergie Bei modernen Wasserkraftwerken, die mit Turbinen in Leistungsgrößen von wenigen Kilowatt bis nahezu 1000 MWel gebaut werden, wird potenzielle Energie von Wasser zwischen zwei unterschiedlichen Spiegelhöhen zunächst im Turbinenzulauf in kinetische Energie umgewandelt, die die Turbine in mechanische und mittels Generator in elektrische Energie umwandelt.

Wegen der höheren Dichte des Fluids weisen Wasserturbinen im Vergleich zu Dampf- oder Gasturbinen wesentlich höhere Leistungsdichten auf. Da die in Wasserturbinen abzubauende spezifische Arbeit gering ist, benötigen Wasserturbinen nur eine Stufe. Betrachtet werden in Bild 11.1 zwei Wasserreservoirs unterschiedlichen Niveaus 1 und 2 mit den Spiegelhöhen z1 und z2, gegebenenfalls unterschiedlicher Drücke p1, p2 und verschiedener Strömungsgeschwindigkeiten c1, c2.

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