Umweltkosten für Wasserkraft

Wasserkraft ist in vielen Regionen der Erde eine bedeutende Energiequelle und deckt 24% des weltweiten Strombedarfs. Brasilien und Norwegen setzen fast ausschließlich auf Wasserkraft. In den Vereinigten Staaten werden 7 bis 12% des gesamten Stroms durch Wasserkraft erzeugt. Die Staaten, die am meisten davon abhängen, sind Washington, Oregon, Kalifornien und New York.

Wasserkraft vs. Wasserkraft

Wasserkraft ist, wenn Wasser verwendet wird, um bewegliche Teile zu aktivieren, die wiederum eine Mühle, ein Bewässerungssystem oder eine elektrische Turbine betreiben können (in diesem Fall können wir den Begriff Wasserkraft verwenden). Am häufigsten wird Wasserkraft erzeugt, wenn Wasser von einem Damm zurückgehalten wird, durch eine Turbine über eine Druckleitung nach unten geleitet und dann in den darunter liegenden Fluss abgelassen wird. Das Wasser wird durch den Druck aus dem darüber liegenden Reservoir gedrückt und durch die Schwerkraft gezogen. Diese Energie dreht eine Turbine, die mit einem Generator gekoppelt ist, der Elektrizität erzeugt. Die selteneren Laufwasserkraftwerke haben ebenfalls einen Damm, aber keinen Stausee dahinter; Turbinen werden durch das Flusswasser bewegt, das mit der natürlichen Flussrate an ihnen vorbeiströmt.

Letztendlich beruht die Stromerzeugung auf dem natürlichen Wasserkreislauf, um das Reservoir wieder aufzufüllen. Dies macht es zu einem erneuerbaren Prozess, bei dem kein Einsatz fossiler Brennstoffe erforderlich ist. Unser Einsatz fossiler Brennstoffe ist mit einer Vielzahl von Umweltproblemen verbunden: So führt die Gewinnung von Öl aus Teersanden zu Luftverschmutzung. Fracking für Erdgas ist mit Wasserverschmutzung verbunden; Beim Verbrennen fossiler Brennstoffe entstehen klimawandelbedingte Treibhausgasemissionen. Wir betrachten daher erneuerbare Energiequellen als saubere Alternativen zu fossilen Brennstoffen. Wie bei allen erneuerbaren oder nicht erneuerbaren Energiequellen sind mit Wasserkraft Umweltkosten verbunden. Hier finden Sie eine Übersicht über einige dieser Kosten sowie einige Vorteile.

Kosten

Barriere zum Fischen. Viele wandernde Fischarten schwimmen flussaufwärts und flussabwärts, um ihren Lebenszyklus zu beenden. Anadrome Fische wie Lachs, Schatten oder Atlantikstör laichen flussaufwärts, und junge Fische schwimmen den Fluss hinunter, um das Meer zu erreichen. Katadrome Fische leben wie der amerikanische Aal in den Flüssen, bis sie zum Brüten in den Ozean hinausschwimmen, und die jungen Aale (Elvers) kehren nach dem Schlüpfen ins Süßwasser zurück. Dämme blockieren offensichtlich den Durchgang dieser Fische. Einige Dämme sind mit Fischleitern oder anderen Vorrichtungen ausgestattet, um sie unbeschadet passieren zu lassen. Die Wirksamkeit dieser Strukturen ist sehr unterschiedlich, verbessert sich jedoch.
Änderungen im Hochwasserregime. Staudämme können große, plötzliche Wassermengen nach dem Schmelzen von starken Regenfällen im Frühjahr speichern. Dies kann eine gute Sache für nachgelagerte Gemeinden sein (siehe Vorteile unten), verhindert aber auch, dass der Fluss durch einen periodischen Sedimenteintrag ausgehungert wird, und verhindert, dass die natürlichen hohen Ströme das Flussbett regelmäßig wieder belasten, wodurch der Lebensraum für Wasserlebewesen erneuert wird. Um diese ökologischen Prozesse nachzubilden, geben die Behörden in regelmäßigen Abständen große Mengen an Wasser ab, was sich positiv auf die einheimische Vegetation entlang des Flusses auswirkt.
Temperatur- und Sauerstoffmodulation. Je nach Bauart des Damms kommt das nachgeschaltete Wasser häufig aus den tieferen Bereichen des Reservoirs. Das Wasser ist daher das ganze Jahr über ungefähr gleich kalt. Dies hat negative Auswirkungen auf das Wasserleben, das an große saisonale Schwankungen der Wassertemperatur angepasst ist. In ähnlicher Weise können niedrige Sauerstoffgehalte in freigesetztem Wasser das Wasserleben stromabwärts töten, aber das Problem kann gemildert werden, indem Luft in das Wasser am Auslass eingemischt wird.
Verdunstung. Stauseen vergrößern die Oberfläche eines Flusses und erhöhen so den Wasserverlust durch Verdunstung. In heißen, sonnigen Regionen sind die Verluste gewaltig: Durch die Verdunstung des Speichers geht mehr Wasser verloren als für den Hausgebrauch. Wenn Wasser verdunstet, bleiben gelöste Salze zurück, was den Salzgehalt stromabwärts erhöht und das Wasserleben schädigt.
Quecksilberverschmutzung. Quecksilber lagert sich in der Vegetation über weite Strecken in Windrichtung von Kohlekraftwerken ab. Wenn neue Stauseen entstehen, wird das in der jetzt untergetauchten Vegetation vorhandene Quecksilber freigesetzt und von Bakterien in Methylquecksilber umgewandelt. Dieses Methylquecksilber konzentriert sich zunehmend, wenn es die Nahrungskette hinaufschiebt (ein Prozess, der als Biomagnifikation bezeichnet wird). Verbraucher von Raubfischen, einschließlich Menschen, sind dann gefährlichen Konzentrationen der toxischen Verbindung ausgesetzt.
Methanemissionen. Reservoire werden häufig mit Nährstoffen gesättigt, die von der zersetzenden Vegetation oder den nahe gelegenen landwirtschaftlichen Feldern stammen. Diese Nährstoffe werden von Algen und Mikroorganismen aufgenommen, die wiederum große Mengen Methan, ein starkes Treibhausgas, freisetzen. Dieses Problem wurde bisher noch nicht genug untersucht, um sein wahres Ausmaß zu verstehen.

Leistungen

Hochwasserschutz. In Erwartung von starkem Regen oder Schneeschmelze können die Reservoirspiegel gesenkt werden, wodurch die Gemeinden stromabwärts von gefährlichen Flussspiegeln gepuffert werden.
Erholung. Große Stauseen werden häufig für Freizeitaktivitäten wie Angeln und Bootfahren genutzt.
Alternative zu fossilen Brennstoffen. Bei der Erzeugung von Wasserkraft werden weniger Treibhausgase freigesetzt als bei fossilen Brennstoffen. Als Teil eines Portfolios von Energiequellen ermöglicht die Wasserkraft eine stärkere Abhängigkeit von inländischer Energie im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen, die in Übersee gewonnen werden, an Standorten mit weniger strengen Umweltvorschriften.

Einige Lösungen

Da die wirtschaftlichen Vorteile älterer Staudämme schwinden, während die Umweltkosten steigen, ist es zu einer Zunahme der Stilllegung und Beseitigung von Staudämmen gekommen. Diese Staudammentfernungen sind spektakulär, aber vor allem ermöglichen sie Wissenschaftlern zu beobachten, wie natürliche Prozesse entlang der Flüsse wiederhergestellt werden.

Ein Großteil der hier beschriebenen Umweltprobleme hängt mit großen Wasserkraftprojekten zusammen. Es gibt eine Vielzahl von Kleinstprojekten (oft als „Mikro-Wasserkraft“ bezeichnet), bei denen sorgfältig platzierte kleine Turbinen mit geringen Volumenströmen Strom für ein einzelnes Haus oder eine Nachbarschaft erzeugen. Diese Projekte haben bei richtiger Planung nur geringe Auswirkungen auf die Umwelt.

Quellen und weiterführende Literatur

Filho, Geraldo Lucio Tiago, Ivan Felipe Silva dos Santos und Regina Mambeli Barros. "Kostenschätzung für Kleinwasserkraftwerke auf Basis des Aspektfaktors." Erneuerbare und Nachhaltige Energie Bewertungen 77 (2017): 229 & ndash; 38. Drucken.
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