Historische Nutzung von Wasserkraft
Die Nutzung der Wasserkraft verweist auf eine jahrhundertealte Tradition. Bis ins alte Ägypten kann diese zurück verfolgt werden. Auch im antiken Griechenland, in Rom sowie in Mesopotamien wurde die Kraft des Wassers genutzt. Allerdings stand in dieser Zeit der mechanische Aspekt im Vordergrund, da Wasserräder vor allem für den Betrieb von Wassermühlen und Sägewerken verwendet wurden. Die wahrscheinlich gebräuchlichste Form der Wasserräder in der Zeit waren die Schöpfräder.
Ein Schöpfrad war ein um eine horizontale Achse rotierendes Wasserrad. Das Wasserrad wurde an den äußeren Enden mit Kübeln versehen, welche durch die Drehbewegung des Rades in das Wasser eingetaucht wurden. Während sich das Rad drehte, füllten sich die verschiedenen Kübel mit Wasser, welches sie an dem höchsten Punkt des Rades ausschütteten. Die Wasserbehälter bzw. Kübel waren entweder beweglich oder fest an dem Rad angebracht. Das Wasser floss in ein Auffangbecken und lief anschließend beispielsweise in einen Bewässerungskanal, wenn das Wasserrad mit einer Bewässerungsanlage für Felder verbunden war.
Beispiele für fest verankerte Gefäße oder Eimer waren das chinesische Schöpfrad, das Trommelrad oder auch das Schneckenrad. Sollte ein Schöpfrad mit Wasserkraft angetrieben werden, war eine bestimmte Wasserströmung erforderlich. Das bedeutet, dass diese Wasserräder in der Regel an fließenden Gewässern mit einem meist geringen Gefälle gebaut wurden.
Das Wasserrad an sich gilt als die Urform der Wasserkraftmaschine, in welcher die Umwandlung der Lage- bzw. potenziellen Energie in die Bewegungs- bzw. kinetische Energie erfolgt. Wasserräder wurden und werden teilweise auch noch heute für verschiedene Zwecke genutzt, an welche die jeweilige Bauweise angepasst werden muss. Aus diesem Grund sind die verschiedenen Wasserräder voneinander zu unterscheiden.
Als das einfachste Wasserrad gilt das sogenannte Stoßrad. Bei diesem stoßen die an dem Rad befestigten Schaufeln schräg in das strömende Wasser ein, wodurch ausschließlich die Bewegungsenergie des Wassers genutzt wird. Eine weitere Art ist neben dem unterschlächtigen Wasserrad das oberschlächtige Wasserrad. Bei dem unterschlächtigen Wasserrad besteht nur ein geringer Höhenunterschied zwischen dem Ein- und Austritt des Wassers. Bei dieser Wasserradart wird sowohl die kinetische als auch die potenzielle Energie des Wassers genutzt. Hingegen findet in den oberschlächtigen Wasserrädern fast ausschließlich die potenzielle Wasserenergie Verwendung. Denn das Wasser fließt von oben in die Schaufeln und treibt dadurch das Rad an. Die oberschlächtigen Wasserräder gelten als die Vorreiter der heutigen Wasserturbinen.
Im weiteren Verlauf der historischen und gesellschaftlichen Entwicklung wurde eine weitere Verbreitung der beschriebenen Wasserräder durch die leichte Verfügbarkeit von Sklaven und Tieren verhindert. Denn sowohl Tiere als auch Sklaven konnten derartige Räder in Bewegung versetzen.
Im Mittelalter wurden dann vorrangig Holzwasserräder genutzt. Bis zum Aufkommen der Elektrizität wurden die Wasserräder für mechanische Arbeiten verwendet. Als grundlegend verantwortlich für die Entwicklung der heutigen Wasserkraftnutzung gilt der englische Bauingenieur John Smeaton, der erstmals Gusseisenwasserräder entwickelte.
Einen enormen Bedeutungszuwachs erfuhr die Wasserkraft infolge der industriellen Revolution. Die Dampfmaschine war bereits erfunden. Als Brennstoff für die Dampfmaschine wurde vor allem Kohle genutzt, die zur Zeit der industriellen Revolution jedoch knapp war. Aus diesem Grund erfolgte erst im späteren Verlauf der Revolution eine allmähliche Verdrängung der Wasserräder durch die Dampfkraftanlagen, denn die Kohle wurde leichter verfügbar.
Ein weiterer Grund für die Verdrängung der Wasserräder war der Umstand, dass größere Staudämme nicht errichtet werden konnten. Im Sommer und im Herbst waren die Wasserstände besonders niedrig und im Winter froren die fließenden Gewässer regelmäßig ein. Daraufhin verdrängten die Dampfkraftanlagen die Wasserräder nach und nach. Um 1880 entstanden die ersten Kraftwerke zur Stromgewinnung im englischen Northumberland. Aber bereits um 1900 erfolgte eine ‚Wiedergeburt‘ der Wasserkraft. Durch die Entwicklung des Generators und durch die sich anschließende Weiterentwicklung der Wasserturbine konnte auch mit Hilfe von Wasserkraft Strom erzeugt werden. Neue Wege der Stromherstellung waren auch erforderlich, denn die Nachfrage stieg sukzessive an.
