- Wasserkraftwerke wandeln die Bewegungs- oder Höhenenergie von Wasser mithilfe von Turbinen und Generatoren in elektrischen Strom um und gelten als älteste Form erneuerbarer Energie.
- Es gibt verschiedene Typen von Wasserkraftwerken, darunter Laufwasserkraftwerke, Speicherkraftwerke, Gezeitenkraftwerke und Pumpspeicherkraftwerke.
- In Deutschland erzeugten Wasserkraftwerke 2024 rund 21,4 Milliarden Kilowattstunden Strom, was 4,2 % der Bruttostromerzeugung entspricht.
- Wasserkraftwerke sind für die Energiewende wichtig, da sie als Speicher und flexible Stromlieferanten die Versorgungssicherheit und Netzstabilität unterstützen.
Was sind Wasserkraftwerke und wie funktionieren sie?
Wasserkraftwerke nutzen Wasser für die Stromerzeugung. Dabei findet eine Energieumwandlung statt – kinetische Energie (Bewegungsenergie) oder potenzielle Energie (Höhenenergie) des Wassers wird in elektrische Energie umgewandelt. Für die Energiegewinnung muss das Wasser durch eine Turbine strömen. Dabei entsteht eine Drehbewegung, die auf den Generator übertragen wird, um Strom zu erzeugen.
Damit ein Wasserkraftwerk funktionieren kann, braucht es also die Kraft von fließendem oder fallendem Wasser. Und um diese Kraft nutzen zu können, sind unter anderem Staudämme nötig, durch die man Wasser speichern und nach Bedarf nutzen kann.
Laufwasserkraftwerke
Laufwasserkraftwerke besitzen eine Wehranlage in einem Fluss, von der aus das Wasser durch ein meist am Ufer gelegenes Maschinenhaus mit Turbinen und Generatoren geleitet wird. Die Turbine wird durch die Strömung angetrieben. Der Generator im Maschinenhaus wandelt daraufhin die Drehbewegung in elektrische Energie um.
Laufwasserkraftwerke erzeugen abhängig von der jeweiligen Wasserführung kontinuierlich Strom und können damit zur Deckung der Grundlast beitragen, also der täglich und rund um die Uhr benötigten Strommenge.
Gezeitenkraftwerke
Gezeitenkraftwerke funktionieren ähnlich wie Laufwasserkraftwerk. Der Unterschied ist, dass die Strömung nicht stetig, sondern an- und abschwellend im Rhythmus von etwa 12 Stunden und 24 Minuten zur Verfügung steht und die Wassermengen durch Spring- oder Nipptiden (wobei besondere Konstellationen von Sonne, Erde und Mond den Tidenhub beeinflussen) schwanken. Um überhaupt in nennenswertem Umfang Strom zu erzeugen, ist zudem ein Tidenhub (durch die Gezeiten verursachte Hebung/Senkung des Wasserstandes) von mindestens fünf Metern erforderlich.
Speicherkraftwerke
Speicherkraftwerke nutzen hochgelegene Seen oder mithilfe von Talsperren künstlich angelegte Staubecken, um Wasser zu speichern. Wird Energie benötigt, strömt das Wasser durch eine Turbine ins Tal und erzeugt dabei Strom. Speicherkraftwerke können ihre Erzeugung perfekt an den tatsächlichen Strombedarf anpassen und kurzfristig auftretende Nachfragespitzen binnen Sekunden mit Regelenergie bedienen.
Was unterscheidet Pumpspeicherkraftwerke von anderen Wasserkraftwerken?
Eine besondere Form der Speicherkraftwerke sind die Pumpspeicherkraftwerke: Sie geben das zur Stromerzeugung genutzte Wasser nicht in den Fluss ab, sondern speichern es in einem großen Unterbecken. Von hier kann das Wasser beliebig oft wieder in den Speichersee nach oben gepumpt werden.
Diese Fähigkeit macht Pumpspeicherkraftwerke zu einem wertvollen Baustein im Energiesystem der Zukunft. Ein großer Teil der Stromerzeugung stammt hier aus Sonne und Wind und ist teilweise witterungs- und tageszeitabhängig. Pumpspeicherkraftwerkekönnen andere Energiequellen ergänzen: Sie können flexibel und bedarfsgerecht genau dann Strom produzieren, wenn der Bedarf hoch ist und umgekehrt in Zeiten hoher Erzeugung “überschüssigen” Strom nutzen, um das Speicherbecken mittels Pumpbetrieb wieder zu befüllen.
Weitere Vorteile von Pumpspeicherkraftwerken
- Im Gegensatz zu reinen Speicherkraftwerken, deren Wasserspeicher ausschließlich durch natürliche Zuflüsse befüllt wird, sind Pumpspeicherkraftwerke weitgehend unabhängig von der Witterung und können auch in länger anhaltenden Trockenzeiten Strom zur Verfügung stellen.
- Bestimmte Speicher- und Pumpspeicherkraftwerke sind schwarzstartfähig: Sie können ohne Stromversorgung aus dem Netz hochgefahren werden. Diese Eigenschaft kann beim Wiederaufbau des Stromnetzes nach einem großflächigen Stromausfall eine wichtige Rolle spielen.
- Die Stauseen von Pumpspeicherkraftwerken haben außerdem weitere wichtige Funktionen. Zum einen gewährleisten sie bei starken Niederschlägen oder bei der Schneeschmelze einen zuverlässigen Schutz. Zum anderen dienen sie vielfach als wertvolle Trinkwasserreservoirs für zum Teil mehrere hundert Quadratkilometer große Versorgungsgebiete.
Welche Turbinen werden für Wasserkraftwerke verwendet?
Schon im 19. Jahrhundert wurden verschiedene Turbinentypen für unterschiedliche Gegebenheiten und Anforderungen entwickelt, die auch heute noch genutzt werden. Grundlegend unterscheidet man zwischen Gleichdruckturbinen und Überdruckturbinen.
Die bekannteste Gleichdruckturbine ist die 1880 patentierte und nach ihrem Erfinder benannte Pelton-Turbine. In ihr treibt das in einem oder mehreren scharfen Strahlen gebündelte Wasser ein Rad mit becherförmigen Schaufeln an. Pelton-Turbinen kommen vor allem in Kraftwerken mit großem Gefälle und geringeren Wassermengen zum Einsatz, etwa in Speicherkraftwerken im Hochgebirge.
Der mit Abstand am weitesten verbreitete Turbinentyp ist die Francis-Turbine. In dieser Überdruckturbine wird das Wasser radial von außen über ein feststehendes Leitrad mit verstellbaren Schaufeln auf ein innen liegendes Laufrad geleitet.
Ebenfalls zu den Überdruckturbinen zählt die Kaplan-Turbine. In ihr treibt das Wasser einen Propeller, wie man ihn von Schiffsantrieben kennt, axial an. Die Flügel sind verstellbar, damit sie bei wechselnden Wassermengen stets gleich umströmt werden. Ähnliche Turbinen, deren Flügel nicht verstellbar sind, nennt man Propellerturbinen.
Eine weitere Turbinenart ist die Straflo-Turbine (nach englisch: Straight Flow, gerader Fluss). In ihr bilden der Rotor des Schaufelrades und der Rotor des Generators eine Einheit in einer gemeinsamen Ebene und in einem gemeinsamen Gehäuse. Dabei umschließt der Generator als Kranz die Turbine. Sie ist eine Weiterentwicklung und Abwandlung der Kaplan-Turbine.
Wie viel Strom produzieren Wasserkraftwerke?
Wasserkraftwerke erzeugten laut dem Branchenverband BDEW im Jahr 2024 etwa 21,4 Milliarden Kilowattstunden Strom. Das entspricht 4,2 Prozent der gesamten Bruttostromerzeugung in Deutschland. Wasserkraftwerke landen damit im Erzeugungsranking der erneuerbaren Energien auf Platz vier.
In Deutschland gibt es 7.300 Wasserkraftwerke, die Strom ins öffentliche Stromnetz einspeisen. 95 Prozent davon sind kleinere Anlagen mit einer installierten Leistung von höchstens einem Megawatt. Die wenigen großen Wasserkraftwerke mit einer installierten Leistung von mehr als einem Megawatt finden sich vor allem in Bayern und Baden-Württemberg – sie liefern über 80 Prozent des Stroms aus Wasserkraft.
Quelle: bdew, 2026
Wasserkraftwerke der EnBW
Auch die EnBW erzeugt Strom aus Wasserkraft: Sie betreibt 61 Laufwasser- und Pumpspeicherkraftwerke am Rhein, an der Iller und am Neckar mit einer installierten Leistung von rund 465 Megawatt. Gemeinsam erzeugten sie etwa 1.678 Gigawattstunden Strom. Das Rheinkraftwerk Iffezheim in der Nähe von Karlsruhe ist mit 148 Megawatt Leistung das größte Laufwasserkraftwerk Deutschlands.
Neben dem Rhein liefern auch die kleineren Flussläufe in Baden-Württemberg erneuerbaren Strom. Im Schwarzwald betreibt die EnBW an Murg, Raumünzach, Nagold, Glatt und Enz mehrere Laufwasserkraftwerke. Das traditionsreiche Rudolf-Fettweis-Werk in Forbach, das Pumpspeicherkraftwerk in Glems und die Beteiligung an der Schluchseewerk AG machen die EnBW zu einem der größten Betreiber von Pumpspeicherkraftwerken in Deutschland.
Welche Rolle spielen Wasserkraftwerke künftig?
Wasserkraftwerke haben viele Vorteile: Sie erzeugen Strom aus einer erneuerbaren Energiequelle. Laufwasserkraftwerke erzeugen vergleichsweise kontinuierlich Strom, während Speicher- und Pumpspeicherkraftwerke flexibel einsetzbar sind. Insbesondere Pumpspeicherkraftwerke können Energie speichern und einen Beitrag zur Stabilisierung des Stromnetzes leisten. Trotzdem wird der Anteil von Wasserkraftwerken an der Stromerzeugung in Zukunft weiter sinken, da die Potenziale weitgehend erschlossen sind und andere erneuerbare Energien weiter ausgebaut werden. Aufgrund dessen ändert sich die installierte Leistung seit einigen Jahren kaum noch: Laut Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz lag Ende 2024 die Gesamtkapazität bei etwas mehr als 5.550 Megawatt.
Experten schätzen, dass nur 1,3 bis 1,4 Terawattstunden in den nächsten Jahren noch erschlossen werden könnten. Etwa 70 Prozent davon durch Modernisierungsmaßnahmen bestehender Wasserkraftwerke. Eines dieser Kraftwerke ist das Rudolf-Fettweis-Werk der EnBW in Forbach (Schwarzwald). Es versorgt die Region seit über 100 Jahren mit Strom und wird seit Anfang 2024 zu einem Pumpspeicherkraftwerk ausgebaut. Rund 280 Millionen Euro kostet der Bau, der voraussichtlich Ende 2027 abgeschlossen sein wird.
Fazit
Wasserkraftwerke liefern nur einen kleinen Teil des erneuerbar erzeugten Stroms. Dennochkönnen sie einen Beitrag für die Energiewende leisten. Dafür braucht es nämlich Speicher und disponible – also steuerbare und auf Abruf verfügbare - Leistung. Pumpspeicherkraftwerke erfüllen beide Anforderungen: Sie sind großtechnische, langjährig erprobte und verfügbare Stromspeicher. Und sie können flexibel und bedarfsgerecht Strom erzeugen. Damit ergänzen sie insbesondere die Stromerzeugung aus Wind- und Sonnenenergie.