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Virtuelles Wasserkraftwerk

Strom aus Strömung: Wie viele Haushalte versorgt ein Wasserkraftwerk? Wie hängt die erzeugte Strommenge von der Fallhöhe und dem Wasserabfluss ab? Wie ändert sich der Energiebedarf je nach Tageszeit? Das virtuelle Wasserkraftwerk lädt ein zum Experimentieren …

Wasserkraftwerk starten

Viele verschiedene Konstellationen lassen sich im virtuellen Wasserkraftwerk erproben. Im vorliegenden Beispiel wurde für den Zulauf zum Stausee eine Wassermenge von 68.705 Kubikmeter pro Stunde gewählt, die Fallhöhe beträgt 153 m. Für den Turbinenantrieb stehen 100.000 Kubikmeter je Stunde zur Verfügung. Aufgrund dieser Werte liefert das Wasserkraftwerk eine Leistung von 35,53 Megawatt - diese Energie würde die Stromversorgung von ca. 75.000 Haushalten decken.

Ein eigenes Wasserkraftwerk steuern

Detailaufnahme des virtuellen Wasserkraftwerks: Schieberegler

Verschiedene Parameter wie Wasserzulauf, Fallhöhe und die Wassermenge für den Turbinenantrieb beeinflussen die Leistung des Wasserkraftwerks.

In Stauseen wird das Wasser von Flüssen und Bächen gestaut. Wählbar sind in der Simulation Zuflussmengen von 5.000 bis 100.000 Kubikmetern pro Stunde, welche sich mithilfe des oberen Schiebreglers einstellen lassen.

Ein weiterer wichtiger Faktor für die Energiegewinnung ist die Fallhöhe, welche sich aus dem Höhenunterschied zwischen Wasseroberfläche des Stausees und Auftreffpunkt des Wassers auf der Turbine ergibt. Im interaktiven Wasserkraftwerk lassen sich Fallhöhen zwischen 20 und 200 Metern wählen.

Die abgeflossene Wassermenge für den Turbinenantrieb stellt einen dritten Parameter dar. Dieser lässt sich mit dem untersten Schiebregler bestimmen, dabei sind Wassermengen zwischen 5.000 und 100.000 Kubikmeter pro Stunde möglich.

Der Stromverbrauch ist abhängig von der Uhrzeit. Die Anzahl der versorgten Haushalte schwankt bei gleichbleibender Leistung mit der Tageszeit. Die Uhr lässt sich mit den beiden Knöpfen "Uhr starten" und "Uhr anhalten" (unten rechts) ein- und ausschalten. Der orange Zeiger (oben Mitte) kann mit gedrückter Maustaste hin- und herbewegt werden. Der Knopf "Neustart" setzt die Werte zurück.

Strom aus Strömung

Detailaufnahme des virtuellen Wasserkraftwerks: Energieanzeige

Die Leistung des virtuellen Wasserkraftwerks wird in Megawatt ausgegeben. Außerdem wird die Anzahl der Haushalte angegeben, die durch den erzeugten Strom betrieben werden können.

Die ersten Wasserkraftwerke entstanden Anfang des 20. Jahrhunderts, durch günstiges Zusammentreffen von Bedarf und Innovation: Verschiedene Turbinentypen waren so weit entwickelt, dass sie - in Kombination mit Generatoren - mehr elektrische Energie produzierten, als sich vor Ort verbrauchen ließ. Und gleichzeitig wuchs mit der Verbreitung von Glühlampen, Elektromotoren und anderen Geräten weltweit der Bedarf an elektrischem Strom.

Wasserkraftwerke sind Kraftwerke, die die im Wasser gespeicherte Energie in elektrische Energie umwandeln. Je nach Typ und Technik schwankt die Strommenge, die sie ins Stromnetz einspeisen können - einige eignen sich für die kontinuierliche Grundversorgung, andere liefern nur vorübergehend Strom. Durch geschickte Kombination lassen sich aber durchaus auch Zeiten niedriger Wasserpegel oder hoher Bedarfsspitzen gut bewältigen.

Detailaufnahme des virtuellen Wasserkraftwerks: Turbine

Die Turbine ist das Herzstück des Wasserkraftwerks.

Laufwasserkraftwerke (auch Flusskraftwerk) liegen vor allem an großen Flüssen mit permanent großen Wassermengen bei relativ niedriger Fallhöhe. Teils wird das Flusswasser vorher gestaut (Staukraftwerk), um den stetigen Zulauf zu gewährleisten. Im Einsatz sind vor allem Kaplan- und Francis-Turbinen, teils auch Durchström-Turbinen (an Bächen) oder Rohr-Turbinen. Laufwasserkraftwerke produzieren, außer bei extremen Wasserständen, kontinuierlich Energie und füttern das Stromnetz mit Grundlast (Basisversorgung). Die Staukraftwerke dienen oft zusätzlich dem Hochwasserschutz.

Speicherkraftwerke nutzen einen natürlichen oder künstlichen See, von dem das Wasser über steile Fallrohre mit hohem Druck auf die Turbinen trifft. Typisch sind die großen Talsperren, in denen ein natürlicher Fluss per Staumauer vorübergehend in einen Speichersee umfunktioniert wird. Hier sitzen die Turbinen, meist vom Francis-Typ, am Fuße der Staumauer. Bergspeicherkraftwerke nutzen natürliche oder künstliche Seen in Gebirgen, von denen Fallrohre oft mit mehr als tausend Meter Länge das Wasser auf Pelton-Turbinen im Tal leiten.

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