Die Kraft des Wassers machen sich Menschen schon seit Jahrhunderten zunutze. Schon im alten Ägypten wurden Mühlen, Säge- und Hammerwerke mit Wasser angetrieben.
Auch hierzulande wurde seit dem frühen Mittelalter auf die Wasserkraft gesetzt. Seit dem 19. Jahrhundert wird aus Wasserkraft auch elektrischer Strom erzeugt.
Energie entsteht aus fließendem Wasser
Höhenunterschiede sind dafür verantwortlich, dass Wasser fließt. Dabei wird die potentielle Energie des höher befindlichen Wassers in kinetische Energie (Bewegungsenergie) umgewandelt. Abhängig von den Höhenunterschieden und den strömenden Wassermengen werden dabei erhebliche Kräfte wirksam. Die kinetische Energie kann leicht in Rotationsenergie transformiert werden, wenn das Wasser durch Turbinen strömt. Die Turbinen werden durch das fließende Wasser zum Rotieren gebracht und erzeugen so elektrischen Strom. Dieses Prinzip kommt auch bei den sogenannten Laufwasserkraftwerken zum Einsatz, die an Flüssen, häufig im Alpenraum und in den mitteldeutschen Gebirgen, errichtet wurden. Zwar sind diese Kraftwerke leicht zu bauen, allerdings erzeugen sie auch nur eine vergleichsweise geringe Menge Strom. In Deutschland produzieren rund 7200 solcher Kraftwerke meist weniger als 1 Megawatt Strom.
Große Wasserkraftwerke produzieren den meisten Strom
Will man wesentlich größere Mengen an Strom gewinnen, muss auch baulich weit mehr Aufwand betrieben werden. Dazu werden Flüsse zu Stauseen aufgestaut. Zwischen Zu- und Unterlauf können dann enorme Wassermassen kontrolliert durch die Turbinen geleitet werden, sodass auch große Menge an Strom produziert werden.
Aus geographischen Gründen sind in Deutschland die meisten dieser Wasserkraftwerke im Süden zu finden. Rund 400 dieser Wasserkraftanlagen erzeugen in Deutschland über 90 Prozent des Stroms aus Wasserkraft. Auch im Meer lassen sich große Mengen an Strom durch Wasserkraft erzeugen. Hier nutzen Gezeitenkraftwerke den Tiedenhub des Meereswassers und Turbinen werden beim Zu- oder Abfluss des Wassers bewegt. Allerdings muss die Differenz zwischen Ebbe und Flut schon recht hoch sein, damit Fließgeschwindigkeit und –dauer hoch genug sind und Gezeitenkraftwerke wirtschaftlich arbeiten können. So lohnt sich beispielsweise ein Gezeitenkraftwerk an deutschen Küsten nicht.
Jährlich 20.000 Gigawattstunden Strom aus Wasserkraft
Nach Angaben des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit werden in Deutschland im Schnitt seit 1992 20.000 Gigawattstunden Strom durch Wasserkraftwerke erzeugt. Damit wurde 2011 annähernd gleich viel erneuerbare Energie durch Wasserkraft wie durch Photovoltaik gewonnen, nämlich jeweils drei Prozent der erzeugten Gesamtenergie. Es ist zu erwarten, dass dieser Wert auch in Zukunft einigermaßen konstant bleiben wird, da die Möglichkeiten der Wasserkraftnutzung in Deutschland fast vollständig ausgeschöpft sind. Allenfalls durch Wiederinbetriebnahme kleinerer, stillgelegter Kraftwerke und durch Modernisierung bestehender Kraftwerke könnte die jährlich durch Wasserkraft produzierte Strommenge leicht erhöht werden.
Wasserkraftwerke: Über die Jahre günstig und umweltfreundlich
Auch wenn der Bau von größeren Wasserkraftwerken aufwendig, zeitlich gedehnt und teuer ist, lohnt sich diese Investition. Aufgrund ihrer Langlebigkeit rentieren sich solche Anlagen über die Jahre, da stets genügend Wasser zur Stromerzeugung zur Verfügung steht. Das liegt daran, dass der Wasserkreislauf auf der Erde überaus beständig ist. Zwar kann sich die Verteilung des Wassers auf der Erde verändern, Wasser als Energiequelle bleibt davon jedoch unberührt. So ist nicht absehbar, dass der für diese Kraftwerke erforderliche Einsatz des Wassers in Zukunft versiegen wird.
Zudem lassen sich Wasserkraftanlagen anders als herkömmliche Kraftwerke völlig emissionsfrei betreiben, somit gilt Wasserkraft als besonders „saubere“ Art, Energie zu gewinnen. Dennoch hat die Nutzung der Wasserkraft eine Kehrseite, denn die Errichtung von Staudämmen geht mit enormen Eingriffen in die Natur einher. So werden einerseits ganze Landstriche unter Wasser gesetzt, andererseits können Gegenden, denen Wasser entzogen wird, veröden. Das hat sowohl für die Umwelt als auch für die Menschen erhebliche Auswirkungen, die beim Bau solcher Anlagen für die Planer nicht immer ersichtlich waren. Deshalb versucht man heute, alle möglichen Folgen schon vor dem Bau zu berücksichtigen.
Betreiber sind für guten ökologischen Zustand der Gewässer verantwortlich
Besonders nachteilig ist das Anstauen von Flüssen für Fische und andere Wasserlebewesen, da der natürliche Lebensraum der Tiere verändert wird. Viele Fischarten können beispielsweise ihre Laichplätze nicht mehr erreichen, da Staudämme ihren Weg versperren. Deshalb werden eigens „Fischtreppen“ angelegt, die den Fischen den Weg zum Oberlauf des Flusses ermöglichen sollen. Betreiber von Wasserkraftwerken in Deutschland sind heutzutage dazu verpflichtet, einen guten, ökologischen Zustand des Gewässers zu gewährleisten.