Ranking 20.07.2021, 16:25 Uhr

Die 10 größten Wasserkraftwerke der Welt

Mit einem Wirkungsgrad von bis zu 90 % sind Wasserkraftwerke nicht nur überaus effizient, sondern in vielen Fällen eine saubere Energiequelle. Wir zeigen die 10 größten Wasserkraftwerke der Welt – sortiert nach ihrer Nennleistung.

Wasserkraftwerk an der Moldua

Top 10: Die größten Wasserkraftwerke der Welt. Hier eine Anlage an der Moldau.

Foto: panthermedia.net/enigma.art

Die Kraft des Wassers wird seit jeher vom Menschen genutzt. Was damals noch Hammer und Mühle antrieb, bringt jetzt in Wasserkraftwerken riesige Turbinen zum Rotieren und treibt elektrische Generatoren an. Wasserkraft zählt zu den fünf erneuerbaren Energien und spielt eine Rolle im Kampf gegen die Klimaerwärmung. Doch nicht allein deshalb steigt die weltweit installierte Leistung kontinuierlich an. Laut dem Online-Statistik-Portal Statista lieferten Wasserkraftwerke im Jahr 2010 weltweit rund 1 TW Leistung. Heute sind es bereits mehr als 1,3 TW. Die umweltfreundliche Energiegewinnung aus dem Wasserkreislauf liegt in Deutschland bei einem Anteil von etwa 7% aller erneuerbarer Energien. Weiter vorne liegen aufgrund günstiger geographischer Gegebenheiten Onshore-Windkraft (42 %), Photovoltaik (20 %), Biomasse und Hausmüll (20 %) sowie Offshore-Windkraft (11 %).

Wie funktionieren Wasserkraftwerke?

Wasserkraftwerke funktionieren nach einem einfachen Prinzip. Bei sogenannten Laufwasserkraftwerken wird das natürliche Gefälle eines Flusses für den Antrieb der Turbinen und Generatoren genutzt. Sie generieren eine, verglichen mit anderen Kraftwerkstypen, relativ konstante Ausgangsleistung, die vor allem zur Deckung der Grundlast genutzt wird. Das geringe Gefälle sowie die jahreszeitabhängigen Wasserstände sorgen aber dafür, dass diese Art Kraftwerk zu keinen Höchstleistungen fähig ist.

Bei Speicherkraftwerken sieht das bereits anders aus. Diese besitzen einen Speichersee, beziehungsweise einen künstlich aufgestauten Flusslauf, inklusive häufig bemerkenswerten Staudämmen. Der große Vorteil dieser Anlagen besteht nicht nur darin, Energie nach Bedarf erzeugen zu können, sondern ebenso in der hohen Ausgangsleistung. Zudem lässt sich mit Hilfe überschüssiger Energie Wasser zurück in den Speichersee pumpen, das bei Flaute erneut für die Energiegewinnung genutzt werden kann. Große Anlagen reichen dabei mit Leichtigkeit an die Leistung von mittelgroßen Kernkraftwerken heran, benötigen zum Hochfahren jedoch nur wenige Minuten.

Steinbachtalsperre: Wann ein Damm bricht

Die größten Anlagen der Welt, gemessen nach der Ausgangsleistung, präsentieren wir in unserem Ranking: Die 10 größten Wasserkraftwerke der Welt.

Platz Kraftwerk Land Leistung in GW Fluss
1 Drei-Schluchten-Talsperre China 22,50 Jangtsekiang
2 Baihetan China 16,00 Jangtsekiang
3 Itaipú Brasilien 14,00 Paraná
4 Xiluodu China 13,86 Jangtsekiang
5 Belo Monte Brasilien 11,23 Rio Xingú
6 Guri Venezuela 10,24 Río Caroní
7 Wudongde China 10,20 Jinsha
8 Tucuruí Brasilien 8,37 Rio Tocantins
9 Grand Coulee USA 6,81 Columbia River
10 Xiangjiaba China 6,40 Jinsha

Platz 10: Wasserkraftwerk Xiangjiaba, China (6,40 GW)

Das Schlusslicht unseres Rankings der größten Wasserkraftwerke der Welt bildet die Anlage Xiangjiaba am Jinsha-Fluss, am Oberlauf des Jangtsekiang. Mit einer Leistung von 6,4 GW versorgt es nicht nur die umliegenden Gebiete wie Shanghai mit Strom, sondern bringt diesen außerdem bis nach Ostchina. Im Jahr 2012 ging nach 4 Jahren Bauzeit der erste Generator ans Netz, 2014 wurde der Normalbetrieb aufgenommen. Die 161 m hohe und über 900 m lange Gewichtsstaumauer hält einen Speicherraum von rund 5,2 km³ an Wasser zurück. Die Talsperre soll dabei nicht nur zur Energiegewinnung dienen, sondern ebenfalls als Hochwasserschutz, Bewässerung und Rückhalteeinrichtung für Schlamm und Sedimente. Außerdem soll der Damm die Schifffahrt auf den betroffenen Gewässern erleichtern.

Die Kraft des Wassers nutzen – mit einem Schacht im Flussbett

Die Auswirkungen auf Menschen und Umwelt waren bereits bei der Projektierung abzusehen. Insgesamt mussten bis zu 118.000 Menschen umgesiedelt werden, was zu Massenprotesten und Demonstrationen führte.

Platz 9: Grand Coulee, USA (6,81 GW)

Die Grand-Coulee-Talsperre ist neben dem Hoover Damm eine der bekanntesten Talsperren der USA. Sie befindet sich im Bundesstaat Washington und staut den Columbia River zu einem 337 km² großen Stausee mit einem Speicherraum von 11,58 km³. Zwar reicht die Leistung von 6,81 GW nur für den 9. Platz, dennoch bricht der Damm Rekorde. Er zählt als das größte Wasserkraftwerk der USA, besteht aus der größten Betonstaumauer in Nordamerika und ist gleichzeitig das größte Betonbauwerk der vereinigten Staaten. Die Höhe des Damms liegt bei 168 Metern, die überspannte Breite bei rund 1.600 Metern.
Grand Coulee dient aber nicht nur der Energiegewinnung, sondern außerdem der Bewässerung. Der gewonnene Strom wurde seit der Fertigstellung 1941 vorwiegend für industrielle Zwecke genutzt, zum Beispiel zur Aluminium- oder Plutoniumproduktion.

Grand Coulee Wasserkraftwerk

Platz 9 der größten Wasserkraftwerke geht an Grand Coulee.

Foto: panthermedia.net/searagen

Platz 8: Tucuruí, Brasilien (8,37 GW)

Im Nordosten Brasiliens, im Bundesstaat Pará befindet sich der Tucuruí-Stausee mit seinem dazugehörigen Wasserkraftwerk. Dieses bringt es auf eine Nennleistung von 8,37 GW, ist das zweitgrößte Wasserkraftwerk Brasiliens und landet auf dem 8. Platz. Es staut den Rio Tocantins auf einer Länge von rund 200 Kilometern. Insgesamt erreicht das Volumen des Stausees rund 45,8 km³.

Alternative Energie: Mit diesen Quellen kann die Energiewende gelingen

Mit dem Bau wurde bereits 1975 begonnen, fertiggestellt war das Kraftwerk 1984, zu einem Kostenpunkt von 5,5 Milliarden US-Dollar. Doch erst mit Phase II des Baus erhielt die Anlage ihre maximale Leistung. Insgesamt sind dabei 25 Turbinen verbaut, die jährlich etwa 21,4 TWh generieren und rund 13 Millionen Menschen mit Strom versorgen. Der Großteil der Energie wird aber durch die umliegenden Industrien genutzt, vorwiegend für die Herstellung von Aluminium.

Platz 7: Wudongde, China (10,20 GW)

Der 7. Platz unserer Rangliste der größten Wasserkraftwerke der Welt geht an die Wudongde-Anlage am Oberlauf des Jangtsekiang, welches eine Leistung von 10,2 GW erreicht. Die 270 m hohe Doppelbogenstaumauer aus Beton staut dabei den Jinsha-Fluss auf ein Volumen von insgesamt rund 7,4 km³. Die Rückstaulänge beträgt etwa 207 km. Das Wasser wird dabei über rund 140 m lange Rohrleitungen in das unterirdische Krafthaus geleitet und treibt dort 12 Francis-Turbinen an.

Mit der finalen Inbetriebnahme am 16. Juni 2021 ist dieses Kraftwerk der jüngste Vertreter unserer Liste. Das Projekt wurde 2015 geplant und innerhalb von 6 Jahren realisiert. Es dient abseits der Stromerzeugung außerdem als Hochwasserschutz und erleichtert die Schifffahrt. Da die Bevölkerungsdichte in dieser Gegend nur gering ist, mussten bei diesem Bauvorhaben zwar weniger Menschen umsiedeln als bei unserem Platz 1, aber dennoch lag die Zahl bei über 32.000.

Wasserkraftwerk mit dem größten Stauvermögen

Platz 6: Guri, Venezuela (10,24 GW)

Durch eine 162 m hohe Gewichtsstaumauer aus Beton entsteht im nördlichen Venezuela der Guri-Stausee, der das Kraftwerk mit Wasser versorgt und vom Río Caroní gespeist wird. Dabei weist der Stausee eine Kapazität von recht ordentlichen 138 km³, bei einer Länge von 175 km und einer Breite von bis zu 48 km auf – und würde unser Ranking danach verlaufen, wäre dem Guri-Damm Platz 1 gewiss. Mit einer Leistung von 10,24 GW reicht es aber nur für den 6. Platz der größten Wasserkraftwerke der Welt. Trotzdem deckt der Energieerzeuger rund ein Drittel des nationalen Strombedarfs, zumindest in der Theorie. In der Praxis wird der erzeugte Strom zum Teil nach Brasilien und Kolumbien exportiert.

Der Damm ist außerdem mit drei Hochwasserentlastungen versehen, die bis zu 25.500 m³/s abführen können. Vor allem in der Regenzeit ist das auch unabdingbar. Insgesamt liefert das Wasserkraftwerk rund 40 TWh Energie pro Jahr, doch nicht immer arbeitet die Anlage im Idealbereich. Aufgrund der nicht eingehaltenen Wartungsintervalle kam es sogar bereits zu einem Blackout, bei dem neun Turbinen ausgefallen sind.

Ineffizientestes Wasserkraftwerk in Brasilien (Ø Wirkungsgrad 39%)

Platz 5: Belo Monte, Brasilien (11,23 GW)

Das Speicherkraftwerk am Rio Xingú (Brasilien), einem der größten Nebenflüsse des Amazonas erreicht eine Leistung von 11,23 GW und damit unseren Platz 5. Damit lassen sich rund 23 Millionen Haushalte mit sauberer Energie versorgen, zumindest in den niederschlagsreichen Monaten. Bei Niedrigwasser sinkt die Leistung auf magere 1 MW, sodass dieses Kraftwerk zeitweise zu den ineffizientesten der Welt zählt und nicht allein deshalb viel Kritik und massive Proteste auf sich zog.

Das Projekt begann bereits in den 1970er-Jahren mit Plänen zu einem 2.000 km² umfassenden Stausee. Erst nach großem Widerstand seitens der Ureinwohner und von Umweltschützern sowie mehreren Jahrzehnten wurde schließlich 2011 die Baugenehmigung erteilt. Die Größe des Stausees wurde dabei auf rund 516 km², über drei Talsperren verteilt, reduziert, sodass aber immer noch etwa 20-40.000 Menschen (je nach Quelle) umgesiedelt werden mussten. 2016 wurde dann die erste Turbine in Betrieb genommen, von denen insgesamt 29 (20 Francis-Turbinen und 9 Rohrturbinen) verbaut sind. 3 Jahre später begann der Regelbetrieb.

Wasserkraftwerk mit der leistungsstärksten Hochspannungsleitung

Platz 4: Xiluodu, China (13,86 GW)

Das Wasserkraftwerk an der Xiluodu-Talsperre in den chinesischen Provinzen Sichuan und Yunnan wurde 2013 nach acht Jahren Bauzeit offiziell in Betrieb genommen. Es staut den Jangtsekiang auf einer Länge von 200 Kilometern und erreicht mit einer Nennleistung von 13,86 GW den 4. Platz unseres Rankings der größten Wasserkraftwerke der Welt. Einen Großteil der 18 Generator-Turbinen-Einheiten lieferte der deutsche Technologiekonzern Voith, die für den Hersteller bis dato die leistungsstärksten je hergestellten Modelle waren. Allein die Rotoren der Generatoren wiegen je 1.350 t und weisen einen Durchmesser von 13,7 Metern auf.

Das Reservoir selbst beinhaltet etwa 12,67 km³ an Wasser und wird durch eine 285,5 m hohe Doppelbogenstaumauer aus Beton aufgestaut. Das Kraftwerk soll jährlich rund 150 Millionen Tonnen CO2 einsparen, die ansonsten aus der Verstromung von Kohle entstehen würden. Die Xiluodu-Talsperre erhält aber einen ersten Platz in einem anderen Ranking: Zur Energieübertragung zwischen Generator und Umspannwerk werden gasisolierte Rohrleiter mit einer Länge von 620 m sowie einer Übertragungsleistung von 550 kV bei 4.500 A genutzt, die einen Rekord für diese Art der Energieübertragung aufstellen.

Größtes Wasserkraftwerk Brasiliens

Platz 3: Itaipú, Brasilien (14,00 GW)

Itaipú bedeutet übersetzt so viel wie „Der Stein, der singt“ und ist der Name des drittgrößten Wasserkraftwerks der Welt. Der Bau des Gemeinschaftsprojekts zwischen Brasilien und dem Nachbarland Paraguay dauerte von 1975 bis 1982 und beschäftigte bis zu 34.000 Arbeiter. Als Zufluss für den Stausee dient der Paraná, der Zusammenfluss des Paranaíba und des Rio Grande. Das Reservoir beinhaltet bis zu 29 km³ an Wasser und ist zwischen 7 und 12 km breit. Die Stauseelänge beträgt dabei 170 km. Mit einer Leistung von 14 MW erhält der 196 m hohe Staudamm mit seinen 20 Turbinen die Bronzemedaille bzw. den 3. Platz. Aufgebaut ist der Damm nicht einheitlich, sondern zum Teil als hohle Gewichtsstaumauer im ehemaligen Flussbett, als massive Gewichtsstaumauer, Pfeilerstaumauer sowie als Stein- und Erdschüttdamm.

Angebunden ist das Kraftwerk sowohl an das brasilianische Stromnetz über 765-kV-Hochspannungsleitungen als auch an das paraguayische Netz per 600-kV-Leitungen. Eine Hochspannungs-Gleichstrom-Lösung ist aufgrund der unterschiedlichen Netzfrequenz beider Staaten notwendig und auch der Tatsache geschuldet, dass sich die Stromrichterstationen zwischen 700 und 800 km vom Kraftwerk entfernt befinden.

Itaipú: Das größte Wasserkraftwerk in Brasilien ist gleichzeitig das zweitgrößte der Welt. Foto: Itaipu Binacional

Itaipú: Das größte Wasserkraftwerk in Brasilien ist gleichzeitig das zweitgrößte der Welt.

Foto: Itaipu Binacional

Platz 2: Baihetan, China (16,00 GW)

Mit einer Leistung von rund 16 GW landet die Baihetan-Talsperre auf unserem 2. Platz des Rankings. Sie befindet sich im Süden Chinas. Aktuell bringt die Anlage aber noch nicht die volle Leistung, da die Stauseen noch nicht zur Gänze gefüllt sind. Zwar sind aktuell bereits mehrere der 1-GW-Turbinen in Betrieb, für alle 16 reicht die Wassermenge aber noch nicht aus. Das Reservoir wird Mitte 2022 gefüllt sein, sodass der Damm seinen regulären Betrieb aufnehmen kann. Eigentlich hätte die Konstruktion bereits 2009 begonnen und 2018 fertiggestellt sein sollen, was sich jedoch verzögerte. So starteten die Bauarbeiten erst 2017, dafür in rasantem Tempo. Nach nur vier Jahren Bauzeit war das Projekt abgeschlossen.

Der doppelt gekrümmte Bogenstaudamm weist eine Höhe von 277 m auf und besitzt an der Basis eine Dicke von 72 m. Er staut den Jinsha zu einem rund 18 km³ umfassenden Reservoir auf, wodurch nach voller Inbetriebnahme rund 62 Milliarden kWh erzeugt werden können. Dadurch soll der Damm eine tragende Rolle bei Chinas Emissionsreduktion spielen und außerdem Überschwemmungen im Einzugsbereich verhindern.

Platz 1 der größten Wasserwerke der Welt: Drei-Schluchten-Talsperre, China (22,50 GW)

Die ultimative Stauanlage mit einem Wasserkraftwerk, einem Schiffshebewerk sowie einer Doppel-Schleusenanlage liegt in der chinesischen Provinz Hubei und wird vom Jangtsekiang gespeist. Mit einer Generatorleistung von 22,5 GW ist die Drei-Schluchten-Talsperre das mit Abstand leistungsstärkste Wasserkraftwerk der Welt und landet auf dem souveränen 1. Platz unserer Rangliste. Der Stausee weist eine Länge von rund 660 Kilometern auf und ist bis zu 1,6 km breit. Die 39,3 km³ an Wasser werden durch eine 181 m hohe Gewichtsstaumauer aus Beton zurückgehalten. Erbaut wurde die Talsperre zwischen 1995 und 2008, wobei 2012 die letzte Turbine in Betrieb ging.

Ihren Namen erhielt die Talsperre aufgrund der Eigenschaft, dass diese die berühmten Drei Schluchten, überspitzt gesagt, mit Wasser füllte. Das bereits bei seiner Konstruktion umstrittene Projekt wurde mit der Verbesserung des Hochwasserschutzes sowie der Schifffahrt begründet. Doch das Bauwerk birgt auch einige Probleme und Sicherheitsrisiken. Aufgrund fehlender Entsorgungssysteme wird Müll von der flussaufwärts lebenden Bevölkerung über den Jangtsekiang entsorgt. Bei rund 150 Millionen Menschen häufen sich dabei in etwa 600 t Abfall täglich an der Staumauer an, der mit 15 Spezialbooten geborgen werden muss. Zudem befindet sich der Damm in einem Erdbebengebiet nahe einer geologischen Verwerfung. Die bereits kurz nach der Fertigstellung entdeckten Risse im Beton weisen eine Länge von bis zu 30 m sowie eine Tiefe von bis zu drei Meter auf und stehen weit oben auf der Mängelliste.

Drei-Schluchten-Talsperre

Die ultimative Stauanlage befindet sich in China.

Foto: panthermedia.net/prill

Weitere Arten von Wasserkraftwerken

Neben konventionellen Lauf- und (Pump-)Speicherkraftwerken, die bereits gegen Ende des 19. beziehungsweise im frühen 20. Jahrhundert vielerorts erbaut wurden, existieren eine Reihe neuerer Wasserkraftwerke, die zwar auch die kinetische Energie des Wassers nutzen, aber anders arbeiten.

Funktionsweise Wellen- und Meeresströmungskraftwerk

Zum Beispiel nutzen sogenannte Wellenkraftwerke die Energie der Meereswellen und werden deshalb in Küstenregionen mit hohem Wellengang installiert. Zur Energiegewinnung nutzen diese Kraftwerke entweder eine pneumatische Kammer, in das die Wellen hinein- und wieder herausgesogen werden. Die dabei ausströmende verdrängte Luft treibt dabei ein Windrad an, das mit einem Generator verbunden ist. Eine weitere Möglichkeit liegt in der Nutzung mehrerer Schwimm- bzw. Auftriebskörper, die über hydraulische Gelenke miteinander verbunden sind und den dort entstehenden Druck an darin verbaute Generatoren weitergeben.

Eine weitere Möglichkeit, Energie aus dem Meer zu gewinnen, bieten Meeresströmungskraftwerke, bei denen die natürliche Meeresströmung Turbinen antreibt. Dank der rund 800-mal höheren Dichte des Mediums Wasser reichen selbst geringe Strömungen aus, wobei aber eine konstante Strömung für die optimale Energieausbeute erforderlich ist. In Deutschland ist das Potenzial hierfür eher gering.

Wasserkraftwerke: Energie gewinnen durch Osmose

Eine gänzlich andere Funktionsweise besitzt ein Osmosekraftwerk. Bei diesem wird die Differenz der Salzkonzentration zweier Gewässer oder Reservoirs zur Energiegewinnung genutzt. Über eine halbdurchlässige Membran wird Salz- und Süßwasser geleitet. Während auf der einen Seite die Salzkonzentration immer geringer wird, steigt diese auf der anderen Seite der Membran. Der dabei entstehende Druckunterschied hebt die Wassersäule erheblich an, sodass dadurch Turbinen angetrieben werden können.

Wasserkraft als Hoffnungsträger der Energiewende

Wasserkraft gilt seit jeher als Vorreiter erneuerbarer Energie, sodass diese zukünftig nicht nur weiter genutzt, sondern ebenso weiter ausgebaut wird. Mit nahezu Null Emissionen generieren Wasserkraftwerke eine überaus konstante Menge an grüner Energie. In der Bundesrepublik ist das Potential für Wasserkraft noch nicht ausgeschöpft, sodass der Bau neuer Anlagen oder die Erweiterung und Modernisierung bereits bestehender Kraftwerke für eine Erschließung mehrerer weiterer Gigawatt sorgen kann.

Zwar ist es möglich, dass Kraftwerksneubauten die Umwelt sowie den Lebensraum von Flora und Fauna beeinflussen, jedoch entstehen auf der anderen Seite bei stillgelegten Gewässern oftmals Biotope oder bei Stauseen wertvolle Freizeiteinrichtungen. Zudem trägt ein Stauwerk häufig auch zur verbesserten Schiffbarkeit von Fließgewässern bei.

Auch für Pumpspeicherkraftwerke ist das brachliegende Potenzial groß. Vor allem bei steigender Nutzung von Wind- und Solarenergie wird diese Art der Energiespeicherung vor allem grüner und einfacher ablaufen als bei der Nutzung von Akkumulatoren. Zwar ist Deutschland aufgrund seiner Topografie nicht ideal für diese Art Wasserkraftwerke geeignet, führt aber trotzdem mit einer installierten Pumpspeicherleistung von 44 GW die europäische Liste an.

Ein Beitrag von:

  • Silvia Hühn

    Porträt Silvia Hühn

    Silvia Hühn ist freie Redakteurin mit technischem Fokus. Sie schreibt unter anderem über die Rekorde dieser Welt.

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