Wasserkraftglossar
In Wasserkraftwerken wird die Strömungsenergie von Wasser mittels einer Turbine in mechanische Energie und in weiterer Folge im Generator in elektrische Energie umgewandelt. Für die Nutzung der Wasserkraft von Bächen und Flüssen liegen unterschiedlichste Gegebenheiten vor – von ebenen Landschaften bis zu Hochgebirgen mit Fallhöhen weit über 1000 Meter. Diese große Bandbreite erfordert den Einsatz unterschiedlicher, optimierter Kraftwerkstypen.
Bei einem Laufkraftwerk wird ein Fluss vor dem Kraftwerk mit einer Wehranlage in geringem Maß aufgestaut und mit dem zufließenden Wasser die Turbinen konstant betrieben. Mit dem Generator wird die Kraft des fließenden Wassers in elektrische Energie umgewandelt. Die Stromerzeugung ist abhängig von der Fallhöhe, der Wassermenge und vom momentanen Zufluss. Eine zeitlich flexible Erzeugung ist wegen fehlender Speicherkapazitäten für das laufend zufließende Wasser nicht möglich.
Ein Pumpspeicherkraftwerk besteht aus zwei Speicherbecken – einem höher gelegenen und einem tiefer gelegenen Becken – sowie dem Pumpspeicherkraftwerk selbst. Das gespeicherte Wasser des Oberbeckens wird im Turbinenbetrieb zur Stromerzeugung genutzt. Bei Stromüberschuss im Netz (z. B. durch starkes Windaufkommen) wird im Pumpbetrieb das Wasser vom Unterbecken zurück ins Oberbecken befördert, um es zu einem späteren Zeitpunkt erneut abzuarbeiten. Pumpspeicherkraftwerke spielen daher eine wichtige Rolle bei der Stabilisierung des Stromnetzes. Das Pumpspeicherkraftwerk Kühtai ist ein typischer Vertreter dieses Kraftwerkstyps.
Bei einem Speicherkraftwerk wird das zufließende Wasser über mehrere Stunden bis mehrere Monate in einem hochgelegenen natürlichen oder künstlichen See über einem Kraftwerk gespeichert. Bei Bedarf wird es später zu den Maschinen im Kraftwerk zur Stromerzeugung abgeleitet. Das Speicherkraftwerk Silz ist ein typischer Vertreter dieses Kraftwerkstyps.
Das in Wasserkraftwerken genutzte Wasser stammt meist aus weiträumigen Gebieten - den Einzugsgebieten. Der natürliche Niederschlag in diesen Flächen sammelt sich in Bächen und fließt talwärts - zum Teil direkt zu den Kraftwerken oder zu weiter oberhalb liegenden Wasserfassungen und Speichern. Das Einzugsgebiet selbst - also jene Flächen oberhalb der Wasserfassungen - bleiben dabei stets unberührt.
Eine Wasserfassung ist ein Bauwerk, das der Entnahme von Triebwasser aus einem Gewässer dient. Unabhängig davon, ob Wasser direkt dem Kraftwerk oder erst einem Speicher zugeführt wird, müssen zunächst Steine, Sand, Treibholz, Laub und Schwebstoffe daraus entfernt werden, um Schwierigkeiten oder Beschädigungen in den nachfolgenden Anlageteilen zu vermeiden. Das eigens für Gebirgsbäche der Alpen entwickelte Tiroler Wehr belässt das Geschiebe zuverlässig im Bach und erlaubt so eine optimale Wasserentnahme.
Im Einzugsgebiet von Wasserkraftwerken liegen die Wasserfassungen oftmals weit vom Speicher entfernt. In sogenannten Beileitungen fließt das an den Fassungen eingezogene Wasser durch Stollen oder Rohrleitungen zum Speicher.
Als Triebwasserweg wird die direkte Verbindung von der Wasserentnahme aus einem Fluss, Bach, See oder Speicher zum Krafthaus und weiter bis zur Wasserrückgabe in einen Vorfluter bezeichnet.
In einem Wasserkraftwerk sind Turbine und Generator auf einem gemeinsamen Wellenstrang montiert. Diese Kombination bildet den sogenannten Maschinensatz.
Ein Generator ist eine Maschine zur Stromerzeugung, die mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt. Der Generator ist mit einer Turbine verbunden. Durch die Bewegungsenergie der Turbinenwelle entsteht im Generator elektrischer Strom. Dies geschieht durch die Bewegung eines elektrischen Leiters in einem Magnetfeld.
Eine Turbine ist eine Strömungsmaschine, in der die Strömung von Wasser in eine Drehbewegung umgewandelt wird. In Kraftwerken sind sie mit Generatoren gekoppelt, um diese Drehbewegung zur Erzeugung von elektrischer Energie zu nutzen. Die Wahl des Turbinentyps hängt hauptsächlich von der Fallhöhe und Wassermenge ab. Aus dieser Erkenntnis heraus haben sich heute drei Arten von Turbinen durchgesetzt: Pelton-Turbinen, Francis-Turbinen und Kaplan-Turbinen.
Der Wirkungsgrad bezeichnet das Verhältnis von abgegebener zu aufgewendeter Energie bei Energieumwandlungsprozessen. Bei Wasserkraftwerken treten Reibungsverluste in den Rohrleitungen, hydraulische Verluste in der Turbine und elektrische Verluste im Generator und im Transformator auf. Mit einem Wirkungsgrad von ca. 90 % ist Wasserkraft eine äußerst effiziente Form der Energiegewinnung. Das bedeutet, dass bis zu 90 % der Wasserenergie in elektrische Energie umgewandelt wird.