Ein Wasserkraftwerk ist ein Kraftwerk, das die potenzielle Energie des Wassers in elektrische Energie umwandelt und somit die Wasserkraft nutzbar macht.

Es gibt verschiedene Wasserkraftwerks-Typen. Daher ist die Bezeichnung Wasserkraftwerk nur ein allgemeiner Sammelbegriff. Die Unterscheidung einzelner Formen nach Ausführungsart kann nach diversen Kriterien erfolgen, zum Beispiel nach der Durchflussart des Wassers: Speicher- und Laufwasserkraftwerk, oder nach der Größe des Druckes bei Wasserkraftwerken mit Turbinen: Niederdruck- und Hochdruckkraftwerk.

Bei einem Laufwasserkraftwerk, oft auch kurz Flusskraftwerk oder Staukraftwerk genannt, wird ein Fluss gestaut und das abfliessende Wasser mit niedrigem Druck direkt auf eine Turbine geleitet, welche dadurch in Bewegung gesetzt wird. Die drehende Turbine treibt den Generator an, der elektrischen Strom produziert. Hier findet eine Umwandlung von kinetischer Energie in elektrische Energie statt. Laufkraftwerke arbeiten grundsätzlich mit Niederdruck, es werden Kaplan-Turbinen, Francis-Turbinen oder neuere Rohrturbinen eingesetzt.

Niederdruckkraftwerke produzieren, abhängig von der Wassermenge des Flusses ständig Energie (Bandenergie oder Grundlastenergie), außer bei extrem tiefem oder extrem hohem Wasserstand.

Das Gefälle ist bei Flusskraftwerken nur niedrig (einige Meter), dafür stehen größere Wassermengen zur Verfügung. Bei schiffbaren Flüssen müssen sie mit Schleusen kombiniert sein.

Ein Speicherkraftwerk nutzt die durch natürliches Gefälle entstehende Energie des Wassers aus einem erhöht gelegenen natürlichen See bzw. aus einem künstlichen Stausee, der durch einen natürlichen Zufluss gespeist wird. Das Wasser wird jeweils eine Zeit lang gespeichert, bis es über steile Rohrleitungen mit hohem Druck auf tiefer gelegene Turbinen geleitet wird.

Ein Pumpspeicherkraftwerk, funktioniert ähnlich wie ein normales Speicherkraftwerk, verfügt aber über keinen natürlichen Wasserzufluss.

Ein Pumpspeicherkraftwerk besteht aus einem erhöht gelegenen, zumeist eigens errichteten Wasserreservoir (Stausee), dem "Oberbecken" mit Stauanlage, Druckstollen, Druckschacht mit Wasserschloss zur Verhinderung von Druckstössen, und einer am Fuße des Absperrbauwerks gelegenen Kraftwerkszentrale und "Unterbecken" mit Turbinen, Generatoren, Transformatoren und Schaltstation. Beide Wasserebenen sind mit großen Rohren verbunden. Wenn es die topographischen Gegegebenheiten zulassen, befindet sich das Kraftwerk möglichst auf deutlich geringerer Meereshöhe als das Reservoir.

In Zeiten von niedrigem Elektrizitätsbedarf, also wenn die Grundlast-Energie liefernden konventionellen Kraftwerke ein Überangebot von Strom liefern, wird in diesen Pumpspeicherkraftwerken Wasser von einem niedrig gelegenen in einen höher gelegenen Stausee pumpt, das dann als Vorrat für die Stomerzeugung in Spitzenverbrauchszeiten zur Verfügung steht. Das Wasser wird dann bei Bedarf wieder über steile Druckleitungen auf eine Turbine herunter geleitet, die wiederum einen Generator antreibt. Das Gefälle dieser Rohrleitungen ist meistens sehr groß (bis zu 1000 m Höhenunterschied) und durch den dadurch erzeugten hohen Druck, können Hochdruckkraftwerke auch mit vergleichsweise wenig Wasser Elektrizität erzeugen. Gewöhnlich werden Pelton- oder Freistrahlturbinen eingesetzt.

Speicherkraftwerke können sehr schnell an- und abgeschaltet werden und in Vollast oder Teillast laufen, und liefern gewöhnlich wertvolle Spitzenenergie.

Durch den Bau von Pumpspeicherkraftwerken kann die weitgehend ungenutzte Bandenergie von Stauseen in wertvolle Spitzenenergie umgewandelt werden.

Ein Gezeitenkraftwerke nutzt die Energie des wechselnden Wasserpegels des Meeres, also des Tidenhubs bei Ebbe und Flut.

In Wellenkraftwerken wird im Unterschied zu Gezeitenkraftwerken nicht der Tidenhub, sondern die Energie der kontinuierlichen Meereswellen selbst ausgenutzt.

Kavernenkraftwerke nutzen Kavernen, künstlich geschaffenen Hohlräume, oftmals in der Nähe von Stauseen, um ähnlich wie klassische Pumpspeicherkraftwerke Strom erzeugen zu können.

Bei Gletscherkraftwerken wird ein Schmelzwassersee an seinem tiefsten Punkt angebohrt, damit man den höchsten Druck und auch im Winter genug Wasser hat, selbst wenn die Oberfläche des Sees gefriert. Dann wird das Wasser durch ein Rohr unter dem Eis an die Küste geleitet, wo es in Turbinen Strom erzeugt. In Grönland wird auch versucht, das Inlandeis zur Stromgewinnung zu nutzen. Die Eisschicht hat ein Volumen von 2,4 Millionen Kubikkilometern, das ist etwa das 50.000-fache des Bodensees, der ein Volumen von 48 Kubikkilometer hat. In Grönland ist bisher erst ein Kraftwerk gebaut worden, das sein Wasser aus einem 11 Kilometer entfernten See bekommt. Man schätzt aber, dass man in Grönland jährlich fast 10 Terrawattstunden Strom gewinnen könnte.

Der Landschaftsverbrauch beim Anlegen insbesondere von neuen Stauseen (Talsperre) oder Sperrwerken kann zu Konflikten führen, bei denen Nachteile und Vorteile, auch im Vergleich zu anderen Lösungen, im Einzelfall abgewogen werden müssen.

Mögliche Nachteile von Wasserkraftwerken:

• Umsiedlung der Bewohner
• ökologische Veränderungen, Beeinträchtigung von Natur und Landschaft, Zerstörung des natürlichen Fließgewässerregimes
• Überstauung und Zerstörung von Kulturgütern
• begrenzte potentielle Nutzungsdauer, da Stauseen (wie jeder Binnensee) verlanden, bzw. großer Erhaltungsaufwand

Mögliche Vorteile von Wasserkraftwerken:

• Regenerierbare Energie in großem Maßstab
• Keine Abgase (Kohlendioxid, Stickoxide, Schwefelwasserstoffe)
• Flussregulierung, Hochwasserschutz (Wasser wird in wasserreichen Zeiten zurückgehalten und dosiert abgegeben)
• Bewässerung (Wasser steht auch in wasserarmen Zeiten zur Verfügung)

• www.wasserkraft.org - Bundesverband Deutscher Wasserkraftwerke
• Thema "Wasserkraftwerke" bei wasser.de
• Welche Bedeutung hat die * [Wasserkraft für Deutschland? - PDF 54 kB
• Energie aus Wasserkraft - Referatstext mit Abbildungen