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Energie: Wasserkraft für Kleinstandorte

Hierzulande gilt das Potenzial für Energie aus Wasserkraft als ausgereizt. Eine neue Technik soll nun auch Kleingewässer nutzen - ohne Fischen zu schaden.
Bei Betrieb strömt das Wasser in die kistenförmige Anlage hinab, treibt eine Turbine an und wird unter dem Wehr zurück in den Fluss geleitet. Eine Klappe im Wehr lässt Wasser und damit auch Fische passieren.Laden...
Die Kraft des Wassers nutzen Menschen seit Jahrhunderten – von den frühen Mühlenrädern des Müllers bis zur heutigen Großanlage, die ganze Städte mit Strom versorgt. Die vermeintlich grüne Energieerzeugung birgt jedoch immer auch die Gefahr negativer Folgen für Flusslebewesen. Ein neues Kleinwasserkraftwerk der Technischen Universität München soll nun die Brücke schlagen zwischen Natur- und Umweltschutz.

Bei Betrieb strömt das Wasser in die kistenförmige Anlage hinab, treibt eine Turbine an und wird unter dem Wehr zurück in den Fluss geleitet. Eine Klappe im Wehr lässt Wasser und damit auch Fische passieren.Laden...
Neue Technologie für Kleinwasserkraftwerke | Bei Betrieb strömt das Wasser in die kistenförmige Anlage hinab, treibt eine Turbine an und wird unter dem Wehr zurück in den Fluss geleitet. Eine Klappe im Wehr lässt Wasser und damit auch Fische passieren.
Konventionelle Anlagen, die Energie aus Flüssen nutzen, arbeiten heutzutage erst ab großen Wasserfallhöhen von über zehn Metern wirtschaftlich sinnvoll. Hierzulande scheitern derartige Großprojekte mit ihren Staumauern immer häufiger an den baulichen Maßnahmen, da sie erhebliche Eingriffe in die Landschaft voraussetzen. Ein verschärftes Wasserhaushaltgesetz zum Schutz von Fischlebensräumen erschwert überdies die Genehmigungsfähigkeit verschiedener Wasserkraftanlagen an kleineren Fließgewässern.

Die neue Entwicklung eines kleinen Schachtkraftwerks wirbt nun mit der Lösung dieser Probleme: Seine einfache Konstruktion soll Kosten sparen, so dass es auch an geringeren Flussgefällen mit nur ein bis zwei Metern rentabel arbeitet. Gleichzeitig schone seine Bauweise Umwelt und Lebewesen, so die verantwortlichen Entwickler. Die patentierte Apparatur könnte dadurch an bislang ungenutzten Standorten zur Stromerzeugung genutzt werden.

Dazu wird ein Schacht vor die weiterhin nötigen Stauwehre in das Flussbett gegraben, damit er sich vollständig unter Wasser befindet. An der oberen Öffnung strömt das Wasser dann in die Kiste hinein, treibt die darin befindlichen Turbinen an und strömt an der Wehrunterseite wieder hinaus. Ermöglicht wird dies durch Generatoren, die gänzlich unter Wasser arbeiten können. Diese machen das Maschinenhaus am Uferrand überflüssig. Gegenüber einer herkömmlichen Anlage fallen die Kosten für dieses Schachtkraftwerk um bis zu 50 Prozent niedriger aus, da eine standardisierte Form der "Kraftwerks-Kisten" serienmäßig hergestellt werden könnte. "Je nach Bedarf und Finanzkraft des Betreibers kann so vom Privatbetreiber bis zur Stadtverwaltung jeder sein eigenes Wasserkraftwerk betreiben", meint Albert Sepp von der Versuchsanstalt für Wasserbau der TU München.

Längsschnitt durch das an der TU München entwickelte Schachtkraftwerk. Laden...
Schema des fischfreundlichen Schachtkraftwerks | Längsschnitt durch das an der TU München entwickelte Schachtkraftwerk.
Neben der ökonomischen Verbesserung vereinfache sich nach Ansicht des Ingenieurs auch die örtliche Genehmigung im Bezug auf die sensiblen Fischpopulationen. Nach der EU-Wasserrahmenrichtlinie sind die Länder dazu angehalten, die zahlreichen bestehenden Wehre für Fische durchlässiger zu gestalten. Der finanzielle Aufwand für diese Umstrukturierung liegt dafür bei den EU-Staaten. "Anstatt tausende Fischtreppen an den Wehren zu bauen, könnte hier unser Schachtkraftwerk alle Hindernisse aus dem Weg räumen", ist Sepp überzeugt. Denn die Anlage funktioniere ohne jegliche irritierende Wirbelbildung im Wasser. Mit Hilfe einer Klappe am oberen Wehr leitet ein oberflächlicher Lockstrom die Fische sicher vom oberen in den unteren Flussverlauf, anstatt sie mit dem Tiefenstrom in Richtung der Turbinen zu treiben.

Rocco Buchta, Leiter des NABU-Instituts für Fluss – und Auenökologie, sieht dies skeptisch: "Jedes Wasserkraftwerk ist ein Fremdkörper im Fluss – durch sie entsteht eine Konkurrenz um das Wasser zwischen Kraftwerk und der natürlichen Flussströmung." Denn je mehr Wasser für die Energieerzeugung abgeleitet wird, desto geringer fällt die Strömungsmenge aus, welche Fische zum Überqueren von Wehren benötigen. Aus diesem Grund bewertet der Naturschützer größere Anlagen auch weniger kritisch, da hier in der Gesamtheit mehr Wasser zur Verfügung stehe. "Der Eingriff in die Flussdynamik ist bei großen Wasserkraftanlagen nicht so verheerend. Man muss jetzt in der Anwendung sehen, wie ökologisch sinnvoll dieses Schachtkraftwerk arbeitet", so seine Einschätzung. Der erste Prototyp der Neuentwicklung zeigt ab Frühjahr 2011, ob er den hohen Erwartungen auch in der freien Natur entspricht.

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