Das Wasser wird in der Regel mit Hilfe eines Querbauwerks (Wehr) aufgestaut. Der entstehende Höhenunterschied sorgt für eine Wasserströmung, die zur Stromerzeugung genutzt werden kann. Das strömende Wasser setzt Turbinen in Betrieb und treibt Generatoren an. Die Erzeugungsleistung wird durch Fließgeschwindigkeit und Wasserstand bestimmt. Dürreperioden mit niedrigen Flusswasserständen wie im Jahr 2022 reduzieren die Stromerzeugung aus Wasserkraft entsprechend. Im Gegensatz zu Speicherwasserkraftwerken wird das fließende Wasser bei Laufwasserkraftwerken nicht in einem Reservoir gespeichert.

Insgesamt werden hierzulande etwa 8.300 Wasserkraftanlagen betrieben, wovon 7.300 in das öffentliche Stromnetz einspeisen. Die meisten Anlagen weisen eine Leistung von weniger als einem Megawatt auf (= Kleinwasserkraft). Lediglich 467 Anlagen (darunter auch die Pumpspeicherkraftwerke), verfügen über eine größere Leistung, sie speisen jedoch über 90 Prozent des Stroms aus Wasserkraft ein. Über 80 Prozent des deutschen Wasserkraftstroms wird in Bayern und Baden-Württemberg erzeugt.

Laufwasserkraftwerke können unterschieden werden in Flusskraftwerke und Ausleitungskraftwerke. Bei einem Flusskraftwerk ist das Kraftwerk im Flusslauf integriert, nutzt das gesamte Flusswasser und führt es wieder direkt zurück. In einem Ausleitungskraftwerk wird das aufgestaute Wasser durch einen separaten Triebwasserkanal ausgeleitet, der Wasserkraftanlage zugeführt und anschließend wieder in den Flusslauf eingeleitet. Im natürlichen Flussbett verbleibt der nicht durch die Wasserkraft genutzte Restwasseranteil, für den es Vorschriften zur Mindestwasserführung gibt, die nicht unterschritten werden darf.

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