Anhand der Umwandlung der mechanischen Energie des Wassers in elektrische Energie, können verschiedene Arten von Wasserkraftwerken definiert werden. Grundsätzlich ist hier in Laufwasserkraftwerke und Speicherkraftwerke zu unterscheiden, jedoch sind auch weitere Wasserkraftwerksarten wichtig zu erwähnen.
Wasserkraftwerke sind eine der wichtigsten erneuerbaren Energiequellen. Sie besitzen nicht nur einen Wirkungsgrad von ca. 85 % (welcher deutlich höher ist als bei Kernkraftwerken, Windkraft sowie Photovoltaik) sondern sind auch klima- und CO2-neutral sowie das ganze Jahr über verfügbar. Jedoch ist auch bei der Planung eines Wasserkraftwerkes auf die Natur zu achten. Es wird trotzdem ein zusätzlicher Eingriff in die Natur gemacht, da eine Unterbrechung des Gewässers kaum zu vermeiden ist und somit auch ein Eingriff in das Ökosystem. Weiters ist der Bau eines Wasserkraftwerkes kostenintensiv und sollte deshalb nur an dafür geeigneten Gebieten durchgeführt werden.
Der tatsächliche Strom, welcher von einem Wasserkraftwerk produziert wird, ist von gewissen Faktoren beeinflussbar. Zum einen ist hier wichtig den Wasserdurchfluss zu beachten. So wird die Menge an Wasser bezeichnet, welche durch die Turbinen fließt. Zum anderen der Druck des Wassers, welcher mit der Höhe des Gefälles entsteht. Je höher ein Gefälle, desto höher auch der Druck den das Wasser hat und somit die Geschwindigkeit. Weiters spielen auch die Turbinen und Generatoren eine wichtige Rolle, je höher deren Effizienz ist, desto mehr Energie kann aus dem Wasser gewonnen werden.
Arten von Wasserkraftwerke
- Laufwasserkraftwerk
Diese sind meist in Flüssen mit einer hohen Fließgeschwindigkeit sowie einer großen Wasserdurchflussmenge vorhanden. Mit Hilfe eines Staudamms kann hier die Fließgeschwindigkeit leicht reguliert werden. Der Rechen dient zum Schutz der Turbine, indem er Schadstoffe oder große Materialien abschöpft. Bei diesem Kraftwerk wird die kinetische Energie des Flusses mittels der Rotationsbewegung einer Kaplan-Turbine zu einem Generator geleitet und diese anschließend in elektrische Energie umgewandelt. Aufgrund der durchgehenden Laufzeit kann mit diesem Kraftwerk eine gute Leistung erzielt werden.
- Speicherkraftwerk
Diese Art eines Wasserkraftwerkes wird meist in einem hochgelegenen Gewässer verwendet. Mit Hilfe von Rohrleitungen bzw. einem Druckschacht wird das Wasser aus dem Oberbecken zu einer Pelton-Turbine oder Francis-Turbine befördert, welche den Generator antreibt. Hier wird die potenzielle Energie des Wassers in elektrische Energie umgewandelt. Das Wasser wird anschließend in das Unterbecken geleitet. Der hohe Druck durch das hochgelegene Gewässer, treibt die Turbinen an. Um diesen trotzdem regulieren zu können, wird ein Speicherbecken mit einer Ablassregulierung verwendet. Ein Speicherkraftwerk dient als Spitzenabdecker bei hohen Stromverbräuchen oder zum Beispiel bei Ausfall eines anderen Kraftwerkes. Aufgrund der sehr geringen Anfahrtszeit (Zeit von Stillstand bis Vollbetrieb von ca. 5 Minuten) kann mit diesem Kraftwerk, ein sehr effektiver Ersatz geschaffen werden.
- Pumpspeicherkraftwerk
Die Funktionsweise dieses Wasserkraftwerkes ist sehr ähnlich zum normalen Speicherkraftwerk. Hier wir das Wasser jedoch mit Pumpen wieder zurück in das Speicherbecken befördert, um eine erneute Energiegewinnung zu erreichen. Da dieses Pumpen jedoch ebenfalls Storm benötigt, wird dies zu einer Zeit durchgeführt, in der ein Stromüberschuss vorliegt oder weniger Strom benötigt wird, wie z.B. in der Nacht. Auch dieses Speicherkraftwerk wird nicht im Dauerbetrieb genutzt, sondern ebenfalls nur zu Spitzenbelastungszeiten.
- Gezeitenkraftwerk
Hier wird eine sehr ähnliche Nutzung der kinetischen Energie wie beim Laufwasserkraftwerk angewendet. Dieses Wasserkraftwerk wird an Meeresbuchten eingesetzt. Da die Turbinen ihre Richtungen ändern können, ist dies für Ebbe und Flut von großem Vorteil. Somit kann bei beiden Fließrichtungen die Fließgeschwindigkeit genutzt werden. Eine Voraussetzung dafür ist jedoch, dass ein Mindesthöhenunterschied von Flut und Ebbe von sechs Meter gegeben ist.
- Wellenkraftwerk
Aufgrund der erst kürzlich entdeckten Art dieses Wasserkraftwerkes, wird diese Funktion noch nicht angewendet, sondern derzeit noch weiter erforscht. Hier werden die Wellen genutzt, um elektrische Energie zu erzeugen. Dies geschieht entweder durch das Leiten der Wellen auf eine Rampe, ab welcher das Wasser dann über Turbinen fließt und somit Strom erzeugt werden kann ->überspülende Wellen. Oder über das Leiten der Wellen in eine Betonkammer, in welcher die komprimierte Luft Turbinen antreibt und anschließend elektrische Energie erzeugt wird -> pneumatische Kammer.
- Kleinwasserkraftwerk
Die Funktionsweise dieses Wasserkraftwerkes ist sehr ähnlich zum Speicher- bzw. Laufwasserkraftwerk. Jedoch kann durch eine geringere Durchflussmenge des Wassers sowie der kleineren Bauform weniger Energie gewonnen werden. Meist wird auch bei dieser Art der Wasserkraftanlagen eine Pelton-Turbine verwendet.