Laufwasserkraftwerk
Wasserkraftwerk, das den natürlichen Abfluss eines Flusses nutzt oder ableitet, mit wenig oder keinem Speicher; die Erzeugung folgt dem Abfluss, nicht dem Bedarf.
Laufwasserkraftwerke leiten das Wasser über ein Wehr oder einen niedrigen Damm in einen Einlauf, manchmal über einen Kanal oder eine Druckleitung, um Fallhöhe zu gewinnen, und geben es flussabwärts wieder in den Fluss zurück. Wenn überhaupt, reicht der Speicher nur für Stunden (Schwellbetrieb). Die Erzeugung folgt deshalb dem jahreszeitlichen Abfluss: hoch zur Schneeschmelze oder in der Regenzeit, niedrig in Trockenperioden.
Die Leistung folgt der allgemeinen Wasserkraftformel:
mit η als Gesamtwirkungsgrad (0,80–0,90 bei großen Maschinen), ρ = 1.000 kg/m³, g = 9,81 m/s², Q als Durchfluss (m³/s) und H als Nettofallhöhe (m). Ein Kraftwerk mit 50 m³/s, 20 m Fallhöhe und 88 % Wirkungsgrad leistet etwa 8,6 MW.
Die wichtigsten Merkmale:
- Kapazitätsfaktor: 40–65 % bei gut gewählten Standorten, je nachdem, wie der Ausbaudurchfluss im Verhältnis zur Dauerlinie gewählt ist
- Turbinen: Kaplan- und Rohrturbinen für große Flüsse mit geringer Fallhöhe, Francis- oder Pelton-Turbinen für Ausleitungen im Gebirge mit großer Fallhöhe
- Beispiele: die Kraftwerksketten an Rhein und Donau, Jirau und Santo Antônio am Rio Madeira (je etwa 3,5–3,75 GW), Ausleitungskraftwerke in Alpen und Himalaya
Laufwasserkraft vermeidet die meisten Folgen großer Stauseen wie großflächige Überflutung und Methanemissionen. Ausleitungen können allerdings Flussabschnitte trockenfallen lassen und erfordern Mindestwassermengen und Fischaufstiege. Weil sich die Erzeugung nicht steuern lässt, verhält sich Laufwasser eher wie eine schwankende erneuerbare Quelle als wie Speicherwasserkraft. Klein- und Kleinstwasserkraft unter 10 MW ist fast immer Laufwasserkraft.
Verwandte Begriffe
Alle Begriffe →- Fallhöhe
Höhenunterschied zwischen dem Wasserspiegel am Einlauf eines Wasserkraftwerks und dem Turbinenauslass bzw. Unterwasser; bestimmt zusammen mit dem Durchfluss die verfügbare Leistung.
- Kaplan-Turbine
Propellerartige Überdruck-Wasserturbine mit verstellbaren Laufrad- und Leitschaufeln, geeignet für niedrige Fallhöhen von etwa 2 bis 40 m und große Wassermengen.
- Francis-Turbine
Überdruck-Wasserturbine mit festen Laufschaufeln, bei der das Wasser radial ein- und axial austritt. Die meistgebaute Bauart, eingesetzt bei mittleren Fallhöhen von etwa 30 bis 700 m.
- Peltonturbine
Eine Freistrahlturbine, bei der Wasserstrahlen mit hoher Geschwindigkeit auf doppelt gewölbte Becher eines Laufrads treffen; die Standardlösung für große Fallhöhen ab etwa 250 m.
- Kapazitätsfaktor
Verhältnis der Energie, die ein Kraftwerk in einem Zeitraum tatsächlich erzeugt, zur Energie, die es bei durchgehendem Betrieb mit voller Nennleistung erzeugt hätte.
- Pumpspeicherkraftwerk
Energiespeicher, der Wasser in ein Oberbecken pumpt, wenn Strom billig oder reichlich vorhanden ist, und es bei Bedarf über Turbinen wieder ablässt; weltweit die größte Form der Netzspeicherung.