Wasserkraftwerke in Österreich

Die konstante Menge an benötigtem Strom in einem Versorgungsgebiet wird auch Grundlast genannt.Grundlast bezeichnet die niedrigste Belastung des Stromnetzes eines Tages. Grob gesagt meint es die Menge an Strom, die wir alle mindestens verbrauchen. Der Mehrbedarf an Strom, der tagsüber zusätzlich zur Grundlast anfällt, wird Mittellast genannt. Nur wenige Viertelstunden oder Stunden am Tag gibt es den höchsten Verbrauch, der als Spitzenlast bezeichnet wird.

Üblicherweise fallen wir in der Nacht oder den frühen Morgenstunden auf die Grundlast zurück, da dann üblicherweise am wenigsten Strom verbraucht wird. Das liegt daran, dass die meisten Leute schlafen und die meisten Geräte wie Fernseher oder Herd nicht genutzt werden. Dadurch dass die meisten Geräte aber nur im Standby-Modus sind, verbrauchen sie natürlich immer noch Strom. Ebenso wird Energie für Straßenbeleuchtung, Industrieanlagen oder Dauerverbraucher benötigt.

Dabei bleibt die Grundlast nicht ständig gleich. Sie unterscheidet sich stark von Jahreszeit zu Jahreszeit, denn je dunkler und kälter es ist, desto mehr Licht und Heizung benötigen wir.

Laufkraftwerke funktionieren mit Wasserkraft. Mit der Energie des Wassers wird Strom erzeugt. Dieser ist sowohl grundlastfähig als auch erneuerbar. Über 60 Prozent des in Österreich produzierten Stroms kommen aus den etwa 5.000 Wasserkraftwerken. Rund 4.000 davon sind Kleinwasserkraftwerke, die besonders wichtig sind, um die regionale Versorgung zu gewährleisten. Viele davon sind Laufkraftwerke.

Österreich deckt seine Stromproduktion zu etwa zwei Dritteln aus der Wasserkraft. Das ist bei einer Erzeugung von ungefähr 72,9 Terawattstunden Strom pro Jahr ein bedeutender Wert: 35,38 TWh entstehen allein durch Wasserkraft (2020). Auf dem zweiten Platz stehen Wärmekraftwerke, die einen Anteil von 22 Prozent stellen. Diese werden mit fossilen Brennstoffen, wie Erdgas oder Öl, aber auch mit Biomasse betrieben. Den dritten Platz belegt die Windkraft. Die von vielen etwas skeptisch beäugten Windräder stehen beispielsweise im burgenländischen Windpark Andau/Halbturn, dem drittgrößen Windpark Europas, und liefern rund 10 Prozent Energie am Strommarkt Österreichs.

2022 wurden in Österreich rund 62 TWh (Terawattstunden) Strom verbraucht. Insgesamt gesehen braucht der Industriesektor in Österreich etwa die Hälfte des gelieferten Strom. Private Haushalte verursachen mehr als ein Viertel des Stromverbrauchs. Im Durchschnitt verbraucht ein österreichischer Haushalt rund 4.400 Kilowattstunden (kWh) Strom im Jahr.

Der stetig steigende allgemeine Energieverbrauch mit oft unvorhersehbaren Spitzen macht speicherbare und schnell abrufbare Energiequellen notwendig. Die Wasserkraft bietet das. Hierzu muss gesagt werden, dass elektrische Energienetze keine Energie speichern und auf Abruf bereithalten können; doch Wasserkraftspeicher stellen schnell abrufbare Reserven bereit, um eine zuverlässige Energieversorgung auch zu Spitzenzeiten zu gewährleisten. Sowohl Speicherkraftwerke als auch Laufkraftwerke können im Bedarfsfall rasch ans Netz genommen werden. Auch ist der Wirkungsgrad von Wasserkraft besonders ergiebig.

Darüber hinaus ist Wasser eine kostengünstige Energiequelle, weil es bei uns in großen Mengen verfügbar ist. Es fallen damit keine Gebühren für die Ressource an, die den Strompreis zusätzlich hochtreiben. Der Bau und die Wartung kosten natürlich Geld, doch auch dies ist in Relation zu anderen Kraftwerkstypen eher gering. Generell ist diese Art der Energiegewinnung sehr kostengünstig und sorgt für relativ niedrige Strompreise bei Öko-Strom-Tarifen.

Auch ist Wasserkraft besonders sauber und sicher. Es gibt keine Entsorgungsproblematiken wie beim Atomstrom, bei denen der radioaktive Müll bis heute nicht sicher endgelagert werden kann. Auch gibt es keine CO2-Emissionen wie bei Verbrennungsanlagen. Außerdem sorgen Wasserkraftanlagen für einen aktiven Hochwasserschutz, da zum Beispiel die Speichersysteme große Wassermassen gut abfangen können, bis Bäche und Flüsse die aufgestauten Wassermengen aufnehmen und abführen können; höhenverstellbare Wehrfelder der Wehranlagen können Wasser kontrolliert aus den Rückstauräumen ablassen. In flacheren Regionen schützen Dämme und Aufschüttungen an den Rückstauräumen, die Uferbefestigungen und die Wehranlagen selbst werden bei Laufkraftwerken so ausgeführt, dass sie auch jene extremen Hochwässer bewältigen können, die nur alle paar Jahrzehnte einmal vorkommen.

Hier liegt aber auch der einzige Nachteil der Wasserkraft: Es ist ein aktiver Eingriff ins Ökosystem. Ein großer Stausee flutet gewollt große Bereiche. In China mussten für den Bau des Drei-Schluchten-Damms rund vier Mio. Menschen umsiedeln. In Österreich ist das glücklicherweise nicht nötig. Hier sorgen strenge Auflagen dafür, dass das Landschaftsbild erhalten bleibt. Bei Laufkraftwerken muss auf Fische geachtet werden, die zu ihren Laichplätzen wollen. Mit sogenannten Fischtreppen und fischfreundlichen Turbinen bleibt die Durchgängigkeit der Flüsse erhalten. Hier gab es in den letzten Jahren bedeutende Anstrengungen um Gewässer zu renaturieren.

Die Kraft des Wassers wurde schon in der Antike von den Menschen genutzt, vor allem für Mühlen und als Wasserschöpfräder zur Bewässerung. Ihre Entdeckung ist in etwa gleichzeitig mit der Erfindung des Rades vor mehr als 5.000 Jahren erfolgt.

In der modernen Wasserkraft stellen die Turbinen eines der wichtigsten Elemente bei der Umwandlung mechanischer Energie in elektrische Energie dar. Es gibt verschiedene Arten von Wasserkraftwerken, jedoch nutzen alle die Bewegungsenergie des Wassers. Mittels Wasser werden Turbinen bewegt, die einen Generator antreiben, der Strom erzeugt. Die Drehbewegung der Turbine entsteht hier durch die Fließbewegung des Wassers. Die Effizienz ist enorm: Bei den meisten Wasserkraftwerken kann rund 90 Prozent der Wasserenergie in elektrische Energie umgewandelt werden. Kohlekraftwerke erreichen nur einen Wirkungsgrad von ca. 30-45 Prozent, Atomkraftwerke etwa 33 Prozent.

In Österreich gibt es Speicherkraftwerke, Pumpspeicherkraftwerke und Laufkraftwerke, die gemeinsam über 12.036 Megawatt Leistung bringen. Die Höchstleistung (Engpassleistung) liegt bei rund 27.056 Megawatt.

Laufkraftwerke: Laufkraftwerke werden auch Laufwasserkraftwerke oder Flusskraftwerke genannt. Sie nutzen die Strömung eines Flusses, die eine Turbine antreibt.

Speicherkraftwerke und Pumpspeicherkraftwerke: Diese Kraftwerke nutzen das Wasser eines Stausees, das bei Bedarf in ein niedrigeres Becken abgelassen wird und dabei eine Turbine antreibt. Beim Pumpspeicherkraftwerk kann Wasser vom Unterbecken auch wieder in den Stausee zurück gepumpt werden. Pumpspeicherkraftwerke nutzen dafür vor allem Strom-Überschüsse und bieten daher eine gute Ergänzung zu nicht grundlastfähigen Energiequellen wie Sonnen- oder Windkraft.

Gezeitenkraftwerk: Der Tidenhub des Meeres wird genutzt um Strom durch kinetische Energie, als auch potentielle Energie zu erzeugen. Ohne Meereszugang bleibt uns ein solches Kraftwerk in Österreich leider verwehrt. Das erste kommerzielle Gezeitenkraftwerk eröffnete im französischen Rance bereits 1966. Es gibt außerdem Gezeitenkraftwerke in Kanada, China, Russland und Südkorea.

Wellenkraftwerk: Hier werden Meereswellen zum Gewinnen von Strom genutzt. Statt der Gezeiten wird die kontinuierliche Bewegung verwendet. Auch hier wird ein Meereszugang benötigt, den wir in Österreich leider nicht haben. Es gibt Wellenkraftwerke in Schottland, Spanien und Israel.

Gradientenkraftwerk: Hierzu gehören Osmosekraftwerke und Meereswärmekraftwerke, beide gibt es in Österreich nicht. Osmosekraftwerke nutzen den Unterschied im Salzgehalt zwischen Süßwasser und Salzwasser. Davon gibt es seit 2009 nur einen Prototypen in Norwegen. Meereswärmekraftwerke nutzen den Temperaturunterschied zwischen warmen und kalten Wassermassen in unterschiedlichen Tiefen des Meeres. Das Prinzip ist schon seit 1881 bekannt und das erste Kraftwerk dieser Art wurde 1930 in Kuba installiert. Die Effizienz liegt hier nur bei rund 70 Prozent.

Gletscherkraftwerk: Gletscherkraftwerke nutzen das Schmelzwasser eines Gletschers und können nur in Polarregionen betrieben werden. In Österreich steht daher keines.

Zu den erneuerbaren Energien gehören alle Energieträger, die praktisch unerschöpflich wiederkehrend genutzt werden können. Zuerst fällt den meisten Leuten Windenergie und Solarkraft ein, und das ist auch richtig. Zusätzlich zählt hier auch die Wasserkraft, Geothermie und auch Biomasse, zum Beispiel aus Holzschnitzel, dazu. Schließlich wächst Holz – je nach Baumart – innerhalb weniger Jahre wieder nach, und ist damit praktisch unerschöpflich nutzbar.

Keine erneuerbare Energie ist zum Beispiel gewonnener Strom aus Atomkraft oder Strom, der aus Kohle, Erdgas oder Erdöl gewonnen wird. Diese Energieformen sind nicht erneuerbar, denn für das Atomkraftwerk wird zum Beispiel Uran benötigt, ein limitierter Rohstoff, dessen Abbau zudem sehr problematisch ist. Zusätzlich fällt bei Atomkraftwerken Atommüll an, der stark radioaktiv ist und somit teuer endgelagert werden muss. Bis heute gibt es kein Endlager für hochradioaktiven Müll aus Atomkraftwerken, sondern nur Zwischenlager. Immer wieder kommt es dazu, dass radioaktive Flüssigkeiten austreten und ins Grundwasser gelangen. In der Endlagerung von Atommüll liegt ein bis heute ungelöstes Problem.

Speicherkraftwerke gehören zur Wasserkraft, hier wird Strom aus Wasser erzeugt. Sie dienen auch als Energiespeicher. Wasserkraft ist nicht nur grundlastfähig, sie kann auch zur Speicherung von großen Energiemengen herangezogen werden – etwas, das bislang mit anderen Stromarten nicht funktioniert. Üblicherweise muss erzeugter Strom in dem Moment verbraucht werden, indem er erzeugt wird.

So können binnen weniger Minuten Speicherkraftwerke voll anfahren und sind somit besonders schnell einsatzfähig. Üblicherweise werden sie daher genutzt, um die Spitzenlast abzudecken.

Speicherkraftwerke benötigen entweder künstlich oder natürlich angelegte Seen oder Staubecken zur Speicherung von Wasser. In diesen wird Wasser aufgestaut. Dieses Wasser wird über Druckstollen oder Druckrohrleitungen in das Turbinenbecken in ein tiefer gelegenes Krafthaus geleitet – oft mit mehr als 100 km/h. Je nach Fallhöhe des Wassers werden Francis- oder Peltonturbinen genutzt, die mit einem Generator verbunden sind, der die Energie in Strom umwandelt. Das Wasser wird danach in ein Unterbecken abgelassen.

Das Wasser aus dem Unterbecken kann danach noch ein tiefer gelegenes Turbinenbecken passieren und dort noch eine weitere Turbine antreiben. Die so übereinanderliegenden Speicherkraftwerke nutzen die Fallhöhe perfekt.

Vom letzten Unterbecken kann das Wasser danach in das Speicherbecken zurückgepumpt und wiederverwendet werden. In diesem Fall spricht man dann von einem Pumpspeicherkraftwerk.

Je nachdem wie oft die Speicherbecken befüllt und entleert werden, unterscheidet man in Tages-, Wochen-, Monats- und Jahreswasserspeicher. In den Alpen befinden sich vor allem Jahresspeicherkraftwerke, die wegen der Schneeschmelze einen besonders großen Wasservorrat haben.