In diesem Kapitel stellen wir die verschiedenen Kraftwerkstypen vor, dabei unterscheiden wir

Laufwasserkraftwerke

Speicherkraftwerke

Pumpspeicherwerke

Weitere Wasserkraftwerke

Laufwasserkraftwerke

Laufwasserkraftwerke arbeiten ständig. Sie decken den Grundbedarf an Strom und sind demzufolge Grundlastkraftwerke. Dieser Kraftwerkstyp wird zur Nutzung großer Wassermengen bei vergleichsweise kleinen Höhenunterschieden angewendet. In der Regel produzieren sie im Sommer viel und im Winter wenig elektrische Energie. Das Gefälle zwischen Ober- und Unterwasser ist im Vergleich zu Speicherkraftwerken gering, dafür stehen meist größere Wassermengen zur Verfügung. Bei dem System des Laufwasserkraftwerkes wird ein Fluss gestaut und das mit niedrigem Druck abfließende Wasser wird direkt in eine Turbine geleitet, die dann in Bewegung gesetzt wird und somit Strom erzeugt. Genauer: Hier findet eine Umwandlung von kinetischer Energie in elektrische Energie statt. Diese Laufwasserkraftwerke laufen also nur mit Niederdruck und es werden verschieden Turbinen eingesetzt. (Kaplan-Turbinen oder Rohrturbinen, seltener Francis-Turbinen)
Um den Druck zu erhöhen, werden die natürlichen Widerstände in den Flüssen verkleinert. Der Sinkstofftransport wird vermindert und vor allem werden Flüsse begradigt, wodurch die Erosion abnimmt. Zudem wird die Fließgeschwindigkeit des Wassers verringert, um die innere Reibung zu verkleinern. Laufwasserkraftwerke werden heute überwiegend als Flusskraftwerke direkt in den Flusslauf gebaut.
Eine andere Variante des Laufwasserkraftwerks ist das Ausleitungskraftwerk: Ein Wehr im Flusslauf leitet einen Teil des Wassers durch einen Kanal zum Kraftwerk. Von dort strömt das Wasser wieder zurück in den Fluss.
Ein bekanntes Problem ist, dass die Energie von Laufwasserkraftwerken nicht gespeichert werden kann. Aus diesem Grund gibt es Kraftwerksketten, das sind mehrere Anlagen hintereinander, an einem Fluss, die zum Teil die Möglichkeit bieten, nachts Wassermengen anzustauen. Diese Stromreserve kann dann bei Spitzenbedarf an die Turbinen abgegeben werden.
592 Laufwasserkraftwerke bilden in Deutschland die "Mehrheit aller Kraftwerke".
Sie verfügten 1994 über eine Leistung von 2633 MW.

Stauwehranlagen sind unüberwindliche Sperren für den Schiffsverkehr.
Jedes Niederdruck-Laufkraftwerk ist mit Schleusenanlagen ausgerüstet, die den Schiffen - und übrigens auch den Fischen - das Passieren ermöglichen.

Die nebenstehenden Bilder zeigen das Wehr und das Wasserkraftwerk am Hengsteysee in unserer Nachbarstadt Herdecke als Foto und in einer Querschnittsskizze.

Auf einem Schild des Energiewirtschaftlichen Wanderweges am Hengsteysee lesen wir:

Der Hengsteysee ist vom Ruhrverband in den Jahren 1927 bis 1929 angelegt worden.

Er dient als Geschiebefang, Feinreinigungsstufe sowie als Wasserspeicher für das Koepchenwerk. Darüber hinaus besitzt der Hengsteysee auch einen hohen Freizeit- und Erholungswert.

Neben dem Stauwehr befindet sich ein Laufwasserkraftwerk, das von RWE Power zur Energiegewinnung genutzt wird.

Drei eingebaute Turinen können aus der günstigsten Wassermenge eine Leistung von maximal 3.000 Kilowatt (P=30kW) erzeugen, das heißt im Durchschnitt ca. 11 Millionenen Kilowattstunden (W=11GWh) regenerativer Energie pro Jahr.

Diese Arbeit würde für den durchschnittlichen Jahresverbrauch von 3.000 Haushalten ausreichen.

Speicherkraftwerke

Speicherkraftwerke werden in Tages-, Wochen-, Monats- und Jahresspeicher unterteilt.
Diese Kraftwerke sind Wasserkraftwerke mit zumindest einem Stausee in "Höhenlage". Sie können nach Bedarf in wenigen Minuten in Betrieb genommen werden, können innerhalb weniger Minuten ein- und ausgeschaltet werden. Sie bringen die elektrische Energie sehr rasch auf und decken Bedarfsspitzen. Aus diesem Grund nennt man diesen Kraftwerkstyp auch ,,Spitzenleistungs-Kraftwerk".

Ein Speicherkraftwerk speichert die Energie, welche durch ein natürliches Gefälle aus einem höher gelegenen Stausee entsteht. Je nach Lage und Gegebenheit staut entweder ein Staudamm oder eine Staumauer das Wasser auf. Das Wasser wird eine Zeit lang gespeichert, bevor es in Rohren mit hohem Druck nach unten zu den Turbinen transportiert wird.
Das Wasser, welches in Becken aufgestaut wird, besitzt potentielle Energie, die bei Bedarf verwendet wird. Speicherkraftwerke sind entweder mit Pelton- oder Francis-Turbinen ausgestattet.

Ein solches Speicherkraftwerk ist das Itaipu, welches auf der Grenze zwischen Brasilien und Paraguay steht. Dieses Kraftwerk ist das derzeit leistungsstärkste Speicherkraftwerk. Die Gesamtleistung liegt bei ca. 14,0 Gigawatt.
Jedoch wird in China momentan im Rahmen des Drei-Schluchten-Staudammes an dem größten Speicherkraftwerk der Welt gearbeitet und somit wird das Itaiput in ein paar Jahren übertrumpft. Eines der größten und bekanntesten Speicherkraftwerke Deutschlands, ist das Walchenseekraftwerk (Baujahr 1924).

Pumpspeicherpeicherwerke

Ein Pumpspeicherkraftwerk funktioniert im Prinzip so, wie das normale Speicherkraftwerk. Jedoch verfügt dieses Kraftwerk nicht notwendig über einen natürlichen Flusslauf, sondern über einen höher gelegenen Stausee, welcher aus einem Oberbecken, Stauanlage, Druckstollen und Druckschacht besteht. Außerdem legt am Fuß eine Kraftwerkszentrale. Diese Kraftzentrale besteht aus Unterbecken mit Turbinen, Generatoren, Transformatoren und Schaltstation.

Pumpspeicherkraftwerke speichern potentielle Energie in Form von Wasser in höher gelegenen Stauseen. In kleinem Maßstab wurden Pumpspeicherkraftwerke seit den 1920ern realisiert.
Einer der deutschen Ingenieure, die die Technik für groß dimensionierte Pumpspeicher- Kraftwerke als weltweite Pionierleistung entwickelt haben, war Arthur Koepchen. Nach ihm wurde das 1930 in Betrieb genommene PSW Koepchenwerk der RWE AG in Herdecke an der Ruhr benannt.
Das Koepchenwerk auf der Route der Industriekultur.

Besonderheiten eines Pumpspeicherkraftwerkes:
Im Gegensatz zu allen anderen Wasserkraftwerken wird in Pumpspeicherkraftwerken nur in Ausnahmefällen "sauberer Strom" erzeugt. Pumpspeicherkraftwerke erzeugen nur dann wirklich regenerative Energie, wenn sie den benötigten Strombedarf fürs Pumpen auch ebenso decken.

• Bei niedrigem allgemeinem Energiebedarf und folglich billigen Strompreisen fungiert der Generator als stromverbrauchender Motor und pumpt Wasser hoch.
• Dieses Wasser wird in Spitzenzeiten des Stromverbrauchs durch Turbinen wieder abgelassen, treibt diese an und der Generator produziert in diesem Fall Strom, der wiederum teuer verkauft wird.

Weitere Wasserkraftwerkstypen

Der Vollständigkeit halber zählen wir hier weitere Kraftwerkstypen auf, die in unserer näheren Umgebung nicht zu finden sind, und weisen auf die Links zu weiterführenden Informationen in Kapitel 8: Quellen hin.

• Gezeitenkraftwerke nutzen die Energie des wechselnden Wasserspiegels des Meeres, also den Tidenhubs zwischen Ebbe und Flut.
• Das weltweit erste Meeresströmungskraftwerk „Seaflow“ vor der Südwestküste Englands nahe der Mündung des Flusses Severn ging Mitte Juni 2005 in Betrieb. Wie ein Windrad unter Wasser dreht sich in 30 Meter Tiefe ein zweiflügliger Rotor.
• Ein Wellenkraftwerk nutzt die Energie der kontinuierlichen Meereswellen aus.