Was ist ein Wasserkraftwerk?

Was ist ein Wasserkraftwerk?

Definition eines Wasserkraftwerks

Ein Wasserkraftwerk ist eine Anlage, die Elektrizität durch Nutzung der kinetischen Energie des fallenden Wassers zur Drehung einer Turbine erzeugt.

In einem Wasserkraftwerk wird die durch Schwerkraft im fallenden Wasser von höherer zu niedrigerer Höhe entstehende kinetische Energie genutzt, um eine Turbine zu drehen und damit Elektrizität zu erzeugen. Die in höherem Wasserstand gespeicherte potenzielle Energie wird freigesetzt, wenn das Wasser auf den niedrigeren Stand fällt. Diese Turbine dreht sich, wenn das fallende Wasser die Turbinenschaufeln trifft. Um einen Höhenunterschied des Wassers zu erreichen, werden Wasserkraftwerke normalerweise in gebirgigen Gebieten errichtet. Im Flusslauf in gebirgigen Gebieten wird ein künstlicher Staudamm gebaut, um den notwendigen Wasserspiegel zu schaffen. Von diesem Damm aus wird das Wasser kontrolliert zum Turbinenschaufelwerk hinuntergeleitet. Als Ergebnis dreht sich die Turbine aufgrund der auf ihre Schaufeln ausgeübten Wasserkraft und daher dreht sich auch der Generator, da die Turbinenwelle mit der Generatorwelle gekoppelt ist.

Der Hauptvorteil eines Wasserkraftwerks besteht darin, dass es keinen Brennstoff benötigt. Es braucht nur einen Wasserfall, der nach dem Bau des Damms natürlicherweise verfügbar ist.

Kein Brennstoff bedeutet keine Brennstoffkosten, keine Verbrennung, keine Rauchgase und keine Verschmutzung. Dies macht Wasserkraftwerke sauber und umweltfreundlich. Sie sind auch einfacher zu bauen als thermische und nukleare Kraftwerke.

Der Bau eines Wasserkraftwerks kann teurer sein als der eines thermischen Kraftwerks, aufgrund der Kosten für den Bau eines großen Damms. Die Ingenieurkosten sind ebenfalls hoch. Darüber hinaus können Wasserkraftwerke nicht einfach überall gebaut werden; sie benötigen spezifische Standorte, oft weit entfernt von Lastzentren.

Daher sind lange Transmissionsleitungen erforderlich, um die erzeugte Energie zu den Lastzentren zu transportieren.Die Transmissionskosten können daher ziemlich hoch sein.

Trotzdem kann das im Damm gespeicherte Wasser auch für Bewässerung und ähnliche Zwecke genutzt werden. Manchmal kann durch den Bau eines solchen Damms im Flusslauf flussabwärts gelegene Überschwemmungen signifikant reduziert werden.

Es sind nur sechs primäre Komponenten erforderlich, um ein Wasserkraftwerk zu bauen. Diese sind Damm, Druckstollen, Pufferspeicher, Ventilkammer, Rohrleitung (Penstock) und Maschinenhaus.

Der Damm ist eine künstliche Betonbarriere, die quer zum Flussweg gebaut wird. Das Einzugsgebiet hinter dem Damm schafft ein riesiges Wasserspeichervolumen.Der Druckstollen führt das Wasser vom Damm zur Ventilkammer.

In der Ventilkammer gibt es zwei Arten von Ventilen. Das erste ist das Hauptspülventil und das zweite ist ein automatisches Isolierungsventil. Die Spülventile steuern das Wasser, das flussabwärts fließt, und die automatischen Isolierungsventile stoppen den Wasserfluss, wenn die elektrische Last plötzlich vom Kraftwerk abgeschaltet wird. Das automatische Isolierungsventil ist ein Schutzventil, das keine direkte Rolle bei der Steuerung des Wasserflusses zur Turbine spielt. Es funktioniert nur in Notfällen, um das System vor Ausbrüchen zu schützen.

Der Penstock ist eine Stahlrohrleitung, die die Ventilkammer mit dem Maschinenhaus verbindet. Das Wasser fließt durch den Penstock von der Ventilkammer zum Maschinenhaus.Im Maschinenhaus befinden sich Wasserturbinen und Generatoren mit zugehörigen Spannungssteigerungstransformatoren und Schaltanlagen, um Elektrizität zu erzeugen und deren Übertragung zu ermöglichen.

Zuletzt kommen wir zum Pufferspeicher. Der Pufferspeicher ist ebenfalls ein Schutz Zubehörteil, das mit Wasserkraftwerken verbunden ist. Er befindet sich direkt vor der Ventilkammer. Die Höhe des Tanks muss größer sein als der Wasserstand, der im Wasserspeicher hinter dem Damm gespeichert ist. Dies ist ein offener Wasserspeicher.

Der Zweck dieses Tanks besteht darin, den Penstock vor Ausbrüchen zu schützen, wenn die Turbine plötzlich kein Wasser mehr annimmt. Am Eintrittspunkt der Turbinen gibt es Turbinentore, die durch Regler gesteuert werden. Der Regler öffnet oder schließt die Turbinentore je nach Schwankungen der elektrischen Last. Wenn die elektrische Last plötzlich vom Kraftwerk abgeschaltet wird, schließt der Regler die Turbinentore und blockiert das Wasser im Penstock. Das plötzliche Stoppen des Wassers kann zu schweren Ausbrüchen in der Penstock-Rohrleitung führen. Der Pufferspeicher absorbiert diesen Rückdruck, indem er das Wasserniveau in diesem Tank schwanken lässt.

Bau eines Wasserkraftwerks

Der Bau eines Wasserkraftwerks beinhaltet die Errichtung eines Damms, eines Druckstollens, einer Ventilkammer, einer Rohrleitung (Penstock), eines Maschinenhauses und eines Pufferspeichers.

 Vorteile der Wasserkraft

Diese Anlagen sind kostengünstig und umweltfreundlich, da sie keinen Brennstoff benötigen und keine Verschmutzung verursachen.

Nachteile der Wasserkraft

Die hohen Baukosten und die Notwendigkeit langer Transmissionsleitungen, um Elektrizität an den Ort ihres Bedarfs zu liefern, können Nachteile sein.

Zusätzliche Vorteile von Dämmen

Dämme, die in Wasserkraftwerken verwendet werden, können auch Vorteile wie Bewässerungsunterstützung und Hochwasserschutz bieten.