Die Wasserkraft blickt auf eine lange Entwicklungsgeschichte zurück und verfügt über eine vollständige industrielle Wertschöpfungskette.
Wasserkraft ist eine Technologie zur Erzeugung erneuerbarer Energie, die die kinetische Energie des Wassers zur Stromerzeugung nutzt. Sie ist eine weit verbreitete, saubere Energiequelle mit vielen Vorteilen wie Erneuerbarkeit, geringen Emissionen, Stabilität und Steuerbarkeit. Das Funktionsprinzip der Wasserkraft basiert auf einem einfachen Konzept: Die kinetische Energie des Wasserflusses treibt die Turbine an, welche wiederum den Generator zur Stromerzeugung antreibt. Die Schritte der Wasserkrafterzeugung sind: Wasserentnahme aus einem Stausee oder Fluss, wofür eine Wasserquelle benötigt wird, üblicherweise ein Stausee (künstlicher Stausee) oder ein natürlicher Fluss; Wasserführung, wobei der Wasserfluss über einen Umleitungskanal zu den Turbinenschaufeln geleitet wird. Der Umleitungskanal ermöglicht die Steuerung des Wasserflusses und damit die Anpassung der Stromerzeugungskapazität; die Turbine läuft an, und der Wasserfluss trifft auf die Turbinenschaufeln und versetzt diese in Rotation. Die Turbine ähnelt dem Windrad in der Windkraftanlage; der Generator erzeugt Strom, indem die Turbine den Generator antreibt, der so Strom durch elektromagnetische Induktion erzeugt. Die erzeugte elektrische Energie wird in das Stromnetz eingespeist und an Städte, Industrie und Haushalte geliefert. Es gibt viele Arten von Wasserkraft. Je nach Funktionsprinzip und Anwendungsbereich lässt sie sich in Flusskraftwerke, Stauseekraftwerke, Gezeiten- und Meereskraftwerke sowie Kleinwasserkraftwerke unterteilen. Wasserkraft bietet zahlreiche Vorteile, hat aber auch einige Nachteile. Zu den wichtigsten Vorteilen zählen: Wasserkraft ist eine erneuerbare Energiequelle. Da sie auf der Zirkulation des Wassers basiert, ist sie erneuerbar und unerschöpflich; sie ist eine saubere Energiequelle. Wasserkraft produziert keine Treibhausgase und Luftschadstoffe und hat geringe Auswirkungen auf die Umwelt; sie ist steuerbar. Wasserkraftwerke können bedarfsgerecht angepasst werden, um eine zuverlässige Grundlastversorgung zu gewährleisten. Zu den wichtigsten Nachteilen gehören: Großprojekte im Bereich der Wasserkraft können Ökosystemschäden verursachen und soziale Probleme wie die Umsiedlung von Anwohnern und Landenteignungen nach sich ziehen; die Wasserkraft ist durch die Verfügbarkeit von Wasserressourcen begrenzt, und Dürre oder sinkende Wasserstände können die Stromerzeugungskapazität beeinträchtigen.
Wasserkraft, als erneuerbare Energieform, blickt auf eine lange Geschichte zurück. Frühe Wasserturbinen und Wasserräder: Bereits im 2. Jahrhundert v. Chr. nutzten die Menschen Wasserturbinen und Wasserräder, um Maschinen wie Mühlen und Sägewerke anzutreiben. Diese Maschinen nutzten die kinetische Energie des fließenden Wassers. Die Stromerzeugung: Ende des 19. Jahrhunderts begann man, Wasserkraftwerke zu nutzen, um Wasserenergie in Elektrizität umzuwandeln. Das weltweit erste kommerzielle Wasserkraftwerk wurde 1882 in Wisconsin, USA, errichtet. Bau von Staudämmen und Stauseen: Anfang des 20. Jahrhunderts expandierte die Wasserkraft durch den Bau von Staudämmen und Stauseen erheblich. Zu den bekanntesten Staudammprojekten zählen der Hoover-Damm in den USA und der Drei-Schluchten-Damm in China. Technologischer Fortschritt: Im Laufe der Zeit wurde die Wasserkrafttechnologie kontinuierlich verbessert, unter anderem durch die Einführung von Turbinen, Turbogeneratoren und intelligenten Steuerungssystemen, wodurch die Effizienz und Zuverlässigkeit der Wasserkraft gesteigert wurden.
Wasserkraft ist eine saubere und erneuerbare Energiequelle, deren Wertschöpfungskette mehrere Schlüsselglieder umfasst, von der Wasserressourcenbewirtschaftung bis zur Stromübertragung. Das erste Glied in der Wertschöpfungskette der Wasserkraftindustrie ist die Wasserressourcenbewirtschaftung. Diese beinhaltet die Planung, Speicherung und Verteilung von Wasserströmen, um eine stabile Wasserversorgung der Turbinen für die Stromerzeugung zu gewährleisten. Die Wasserressourcenbewirtschaftung erfordert in der Regel die Überwachung von Parametern wie Niederschlag, Wasserdurchfluss und Wasserstand, um fundierte Entscheidungen treffen zu können. Moderne Wasserressourcenbewirtschaftung legt zudem Wert auf Nachhaltigkeit, um die Stromerzeugungskapazität auch unter extremen Bedingungen wie Dürre aufrechtzuerhalten. Staudämme und Speicherseen sind zentrale Anlagen in der Wertschöpfungskette der Wasserkraftindustrie. Staudämme werden üblicherweise eingesetzt, um den Wasserstand zu erhöhen, Wasserdruck zu erzeugen und so die kinetische Energie des Wasserflusses zu steigern. Speicherseen dienen der Wasserspeicherung, um eine ausreichende Wasserversorgung während Bedarfsspitzen sicherzustellen. Bei der Planung und dem Bau von Staudämmen müssen geologische Gegebenheiten, die Eigenschaften des Wasserflusses und ökologische Auswirkungen berücksichtigt werden, um Sicherheit und Nachhaltigkeit zu gewährleisten. Turbinen sind die Kernkomponenten der Wertschöpfungskette der Wasserkraftindustrie. Wenn Wasser durch die Turbinenschaufeln fließt, wird seine kinetische Energie in mechanische Energie umgewandelt, wodurch die Turbine rotiert. Turbinentyp und -design werden anhand von Drehzahl, Durchflussmenge und Fallhöhe des Wassers ausgewählt, um eine optimale Energieeffizienz zu erzielen. Die rotierende Turbine treibt den angeschlossenen Generator an, der Strom erzeugt. Der Generator ist ein zentrales Gerät zur Umwandlung von mechanischer in elektrische Energie. Sein Funktionsprinzip beruht im Allgemeinen auf der Induktion von Wechselstrom durch ein rotierendes Magnetfeld. Auslegung und Kapazität des Generators richten sich nach dem Strombedarf und den Eigenschaften des Wasserdurchflusses. Der vom Generator erzeugte Wechselstrom muss üblicherweise in einem Umspannwerk weiterverarbeitet werden. Zu den Hauptfunktionen von Umspannwerken gehören die Spannungserhöhung (zur Reduzierung von Energieverlusten bei der Stromübertragung) und die Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom (oder umgekehrt), um die Anforderungen des Stromübertragungssystems zu erfüllen. Der letzte Schritt ist die Stromübertragung. Der im Kraftwerk erzeugte Strom wird über Übertragungsleitungen zu den Verbrauchern in Städten, Industriegebieten oder ländlichen Regionen transportiert. Übertragungsleitungen müssen so geplant, konstruiert und instand gehalten werden, dass die Energie sicher und effizient an ihren Bestimmungsort gelangt. In manchen Gebieten muss die Energie zudem in Umspannwerken weiterverarbeitet werden, um den Anforderungen unterschiedlicher Spannungen und Frequenzen gerecht zu werden.
Reichhaltige Wasserkraftressourcen und ausreichende Wasserkrafterzeugung
China ist mit seinen reichhaltigen Wasserressourcen und groß angelegten Wasserkraftprojekten der weltweit größte Wasserkraftproduzent. Die chinesische Wasserkraftindustrie spielt eine Schlüsselrolle bei der Deckung des inländischen Strombedarfs, der Reduzierung von Treibhausgasemissionen und der Verbesserung der Energiestruktur. Der Stromverbrauch ist ein wichtiger Wirtschaftsindikator, der den Stromverbrauch eines Landes oder einer Region widerspiegelt und von großer Bedeutung für die Messung von Wirtschaftstätigkeit, Stromversorgung und Umweltauswirkungen ist. Laut den von der Nationalen Energieverwaltung veröffentlichten Daten verzeichnet der Gesamtstromverbrauch meines Landes einen stabilen Wachstumstrend. Ende 2022 belief sich der Gesamtstromverbrauch meines Landes auf 863,72 Milliarden kWh, ein Anstieg um 324,4 Milliarden kWh gegenüber 2021, was einem jährlichen Wachstum von 3,9 % entspricht.
Laut den vom Chinesischen Elektrizitätsrat veröffentlichten Daten entfällt der größte Stromverbrauch in China auf den sekundären Sektor, gefolgt vom tertiären Sektor. Der primäre Sektor verbrauchte 114,6 Milliarden kWh Strom, ein Anstieg von 10,4 % gegenüber dem Vorjahr. Der Stromverbrauch der Landwirtschaft, Fischerei und Tierhaltung stieg dabei um 6,3 %, 12,6 % bzw. 16,3 %. Die umfassende Förderung der Strategie zur Revitalisierung des ländlichen Raums, die deutliche Verbesserung der Stromversorgung im ländlichen Raum und der kontinuierliche Ausbau des Elektrifizierungsgrades in den letzten Jahren haben das rasante Wachstum des Stromverbrauchs im primären Sektor vorangetrieben. Der sekundäre Sektor verbrauchte 5,70 Billionen kWh Strom, ein Anstieg von 1,2 % gegenüber dem Vorjahr. Der jährliche Stromverbrauch der Hightech- und Anlagenbauindustrie stieg dabei um 2,8 %, und der jährliche Stromverbrauch der Elektromaschinen- und Anlagenbauindustrie, der pharmazeutischen Industrie, der Computer- und Kommunikationsindustrie sowie der sonstigen Elektronikindustrie stieg um mehr als 5 %. Der Stromverbrauch der Produktion von Fahrzeugen mit alternativen Antrieben stieg deutlich um 71,1 %. Der Stromverbrauch des Dienstleistungssektors betrug 1,49 Billionen kWh, ein Anstieg von 4,4 % gegenüber dem Vorjahr. Der Stromverbrauch der städtischen und ländlichen Bevölkerung lag bei 1,34 Billionen kWh, ein Plus von 13,8 % gegenüber dem Vorjahr.
Chinas Wasserkraftprojekte sind über das ganze Land verteilt und umfassen große, kleine und dezentrale Wasserkraftwerke. Zu den bekanntesten Projekten zählen das Drei-Schluchten-Kraftwerk, eines der größten Wasserkraftwerke Chinas und der Welt, gelegen in der Drei-Schluchten-Region am Oberlauf des Jangtsekiang. Es verfügt über eine enorme Stromerzeugungskapazität und versorgt Industrie und Städte mit Strom. Das Xiangjiaba-Kraftwerk in der Provinz Sichuan ist eines der größten Wasserkraftwerke Südwestchinas. Es liegt am Jinsha-Fluss und versorgt die Region mit Strom. Das Sailimu-See-Kraftwerk in der Autonomen Region Xinjiang ist eines der wichtigsten Wasserkraftprojekte Westchinas. Es liegt am Sailimu-See und hat eine bedeutende Funktion in der Stromversorgung. Laut Angaben des Nationalen Statistikamtes ist die Wasserkrafterzeugung in China Jahr für Jahr stetig gestiegen. Ende 2022 betrug die Wasserkraftproduktion meines Landes 1.352,195 Milliarden kWh, ein Anstieg von 0,99 % gegenüber dem Vorjahr. Im August 2023 lag die Wasserkraftproduktion meines Landes bei 718,74 Milliarden kWh, ein leichter Rückgang gegenüber dem Vorjahreszeitraum um 0,16 %. Hauptgrund hierfür war der deutliche Rückgang der Niederschläge im Jahr 2023 aufgrund von Klimaveränderungen.
Veröffentlichungsdatum: 19. Dezember 2024
