Grundlagen - Wasserkreislauf der Erde
Grundlegend für die Erzeugung von Strom aus Wasserkraft ist der Wasserkreislauf der Erde. Ohne diesen, auf den die Sonne einen entscheidenden Einfluss ausübt, wäre die Nutzung von Wasserkraft für die Stromerzeugung nicht denkbar.
Wasserkraft wird auch als die indirekte Nutzung der Sonnenenergie beschrieben, da die Sonne den Antrieb des Wasserkreislaufs auf der Erde darstellt. Durch die Sonnenwärme verdunstet das Wasser auf der Erdoberfläche. Das meiste Wasser verdunstet an der Oberfläche der Ozeane, aber auch auf dem Festland kommt es zu diesem Prozess. Durch die Verdunstung wandelt sich das Wasser in Wasserdampf. Den Wasserdampf bekommen wir in Form der Luftfeuchtigkeit zu spüren. Je höher diese ist, desto mehr Wasserdampf befindet sich in der Luft.
Der Wasserdampf ist allerdings leichter als die Luft, die ihn umgibt. Aus diesem Grund steigt er nach oben in die Atmosphäre, in welcher er sich wieder abkühlt und aufgrund der erneuten Kondensation in Form von Niederschlag nach einer ungefähren Zeit von 10 Tagen (globaler Durchschnitt) auf die Erdoberfläche fällt. Bei diesem Prozess entstehen Wolken. Sobald diese mit dem kondensierten Wasser gesättigt sind, kommt es zu Niederschlägen in Form von Regen, Schnee oder Hagel. Welcher Niederschlag die Erdoberfläche erreicht, hängt von der jeweiligen Temperatur ab. Trifft der Niederschlag auf eine Wasseroberfläche, hat sich der Wasserkreislauf geschlossen und kann von neuem beginnen. Fällt das Wasser hingegen auf die Erdoberfläche, versickert es zunächst im Boden und vermischt sich mit dem Grundwasser, welches wiederum durch Quellen oder Flüsse in die Ozeane abfließt. Sobald das Grundwasser ein großes Gewässer erreicht, ist auch an dieser Stelle der Wasserkreislauf geschlossen.
Nicht jede Form von Wasser, welches an dem Wasserkreislauf der Erde teilnimmt, ist jedoch für die Stromerzeugung aus Wasserkraft entscheidend. Relevant ist das Wasser, welches durch den Niederschlag in fließende Gewässer gelangt. Das bedeutet zugleich, dass in den Gebieten eine Höhendifferenz zu dem Meeresspiegel vorhanden sein muss, damit ist zu der Fließbewegung kommt. Fließende Gewässer sind Bäche und Flüsse.
Durch die fließende Bewegung des Gewässers entstehen zwei Formen von Energie, nach welchen sich die Ausrichtung der Wasserkraftwerke, in denen der elektrische Strom erzeugt wird, richtet. Zum einen entsteht Bewegungsenergie, die ebenfalls unter der Bezeichnung kinetische Energie bekannt ist. Diese wird durch das Fließen des Wassers hervorgerufen. Zum anderen entsteht aufgrund der Fallhöhe die Lageenergie oder auch potenzielle Energie. Zu der Fallhöhe bei der Fließbewegung kommt es, da sich das Wasser von oben nach unten bewegt. Das heißt, der Ursprung eines Flusses oder Baches liegt höher als die Quelle.
