Antwort auf die Eingangsfrage Wozu werden Staumauern errichtet? Wie wird der See gef llt, und warum betreibt man diesen Aufwand? Eine besondere Rolle in der Versorgung Österreichs mit elektrischer Energie spielen die Wasserkraftwerke, die etwa 60 % des Strombedarfs decken: Kraftwerke an den großen Flüssen (Donau, Inn, Drau, Enns) arbeiten gleichmäßig Tag und Nacht, Speicherkraftwerke (84.1) in den Alpen erzeugen bei erhöhtem Bedarf an elektrischer Energie (umgangssprachlich „Strombedarf“) Spitzenstrom. Der abgebildete Stausee (siehe S. 74) liegt in den Stubaier Alpen in Tirol und gehört zum Speicherkraftwerk Sellrain-Silz. Das Speicherkraftwerk besteht derzeit aus zwei Seen, wird aber gerade erweitert (Stand 2023). Der obere See liegt in einer Höhe von 2 300 m und fasst ca. 60 Mio. m3 Wasser, der untere See (ca. 3 Mio. m3) liegt in 1 900 m Höhe. Um die Seen zu füllen, wird zusätzlich zum natürlichen Zufluss aus Schmelz- und Regenwasser der beiden Täler durch ein Stollensystem Wasser aus weiteren Tälern der Berggruppe zugeleitet. Am Ufer des unteren Sees steht ein Kraftwerk, das Wasser über eine Druckleitung aus dem oberen See erhält. Dabei wird eine Höhendifferenz von 400 m genutzt. Die Leistung des Kraftwerks entspricht der Leistung eines Donaukraftwerks. In Zeiten mit geringem Strombedarf kann Wasser zurück in den oberen See gepumpt werden. Die dafür notwendige Energie stammt aus dem Stromnetz: Sie wird als potenzielle Energie des Wassers gespeichert. Allerdings betragen die unvermeidlichen Verluste beim Pumpen etwa 25 % der eingesetzten Energie. Eine weitere Druckleitung führt vom unteren See in das Kraftwerk Silz im Inntal (650 m Höhe). Die enorme Höhendifferenz von 1 250 m lässt das Wasser mit 500 km/h auf die Turbinenschaufeln (84.2) treffen, Die Leistung von max. 500 MW entspricht zwei Donaukraftwerken oder 250 großen Windkraftanlagen. Mit Speicherkraftwerken können kurzfristige Bedarfsspitzen gedeckt werden, da man sie schneller als z. B. Dampfkraftwerke ein- und ausschalten kann. Speicherkraftwerke nutzen die Umwandlung verschiedener Energieformen ineinander: – Die Energie der Sonne lässt über dem Meer Wasser verdunsten, das durch Winde das Festland erreicht und als Regen oder Schnee im Gebirge Gletscher, Seen und Bäche speist. – Wenn das Wasser eines Stausees durch die Druckleitung auf die Turbinen stürzt, wird potenzielle Energie zunächst in kinetische Energie des Wassers, dann in die Rotationsenergie der Turbine und des Generators und schließlich in elektrische Energie umgewandelt. – Wenn das Angebot an elektrischer Energie im europäischen Stromnetz den Bedarf übersteigt (und dadurch der Großhandelspreis niedrig ist), kann in Pumpspeicherwerken durch Hochpumpen des Wassers Energie als potenzielle Energie gespeichert werden und bei Bedarf wieder „verstromt“ werden. Neben den offensichtlichen Vorteilen von Speicherkraftwerken gibt es Nachteile. Durch ihre Lage im Gebirge sind sie weit von den Ballungszentren entfernt, sodass lange Hochspannungsleitungen erforderlich sind. Die Errichtung von riesigen Staumauern ist teuer. Sie benötigen viel Platz und verändern die Landschaft. 84.2 Turbinenrad einer Freistahlturbine (Peltonturbine). Wasser wird mit hoher Geschwindigkeit auf die Turbinenschaufeln gespritzt und treibt sie an. Peltonturbinen sind auch im Kraftwerk Reißeck (Kärnten) bei einer Rekord-Fallhöhe von 1 773 m im Einsatz. 84.1 Schema eines Speicherkraftwerks. Von einem Speichersee führt eine Druckleitung zu einem tiefer gelegenen Kraftwerk. Potenzielle Energie wird in kinetische Energie umgewandelt: Aus den Düsen der Druckleitung spritzt Wasser mit hoher Geschwindigkeit auf die Turbinenschaufeln. Die Drehbewegung der Turbine wird im Generator in elektrische Energie umgewandelt. Das sogenannte Wasserschloss soll plötzliche Druckänderungen im Druckrohr beim Abschalten auffangen. Kugelschieber sind Absperrventile der Druckleitung. Unterwasser Wasserschloss Kugelschieber Kugelschieber ab 100 m Oberwasser bis 2000 m 1 S4 Oft hört man vom ökologischen Fußabdruck. Was ist damit gemeint? Ist er für alle Menschen gleich oder regional verschieden? Wie könntest du deinen eigenen ökologischen Fußabdruck verkleinern? Erstelle dazu eine Mindmap! 2 S3 Recherchiere im Internet über die Zusammensetzung des österreichischen Strom-Mix. Informiere dich über den Import und Export von Strom in Österreich und analysiere, aus welchen Ländern wir hauptsächlich Strom importieren und in welche wir exportieren. Kann es sein, dass wir auch in Österreich Atomstrom beziehen? 3 S1 Die weltweit steigende Nutzung fossiler Energieträger (Kohle, Erdöl, Erdgas) erhöht den CO2-Gehalt der Atmosphäre und verstärkt dadurch den Klimawandel. Erstelle ein kurzes Merkblatt zu den Fragen: Was sind erneuerbare Energiequellen? Warum erhöhen sie im Idealfall den CO2-Gehalt der Atmosphäre nicht? Welche Probleme stehen ihrer verstärkten Nutzung im Weg? Weiterf hrende Fragestellungen 84 Thermodynamik Praxis und Vertiefung Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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