Let it flow

Sauberer Strom auf der einen, intakte Flusslandschaften voller Fische auf der anderen Seite: Zwischen diesen Polen bewegt sich die Diskussion um die Wasserkraft in Deutschland. Dabei können Flusskraftwerke auch umweltverträglich betrieben werden. 

von Jan Oliver Löfken | Lesezeit 4 Minuten

Deutschland ist ein Land der Flüsse. Seit Jahrhunderten wird die Kraft des Flusswassers als Quelle mechanischer Energie genutzt. Müller, Schmiede und Weber sicherten sich seit dem Mittelalter in Flussstädten einen Wettbewerbsvorteil. Weltweit einzigartig und als Unesco-Weltkulturerbe anerkannt ist das Oberharzer Wasserregal, das mit zahlreichen kleinen Flussläufen, 143 Stauteichen und einem über 500 Kilometer langen Netzwerk aus Gräben Kornmühlen, Schmiedehämmer, Blasebälge und Wasserpumpen antrieb. Nur so konnten die Schächte des Erzbergbaus trocken gehalten werden und den damaligen Wohlstand in der Region begründen. 

Turbine Wasserkraft
Ende des 19. Jahrhunderts lösten Turbinen und Stromgeneratoren die Holzmühlen ab.

Ende des 19. Jahrhunderts setzte mit der Elektrifizierung ein Wandel ein. Überall wurden die Laufwasserkraftwerke mit Turbinen und Stromgeneratoren ausgerüstet. „Viele Turbinen und Generatoren sind teils über 110 Jahre alt, funktionieren aber in der Regel immer noch zuverlässig“, sagt Christoph Rapp von den Stadtwerken München und Herr über acht Wasserkraftwerke an Isar, Mangfall und Leitzach.

Wasserkraft: Stromquelle mit vielen Vorteilen

Allein in Bayern produzieren mehr als 3.500 Kraftwerke etwa 13 Terawattstunden Grünstrom. In ganz Deutschland sind rund 7.500 Wasserkraftwerke mit Leistungen von einigen Dutzend Kilowatt bis zu mehreren Megawatt im Betrieb. Ihre Ausbeute: Zwischen 20 und 29 Terawattstunden, abhängig vom Niederschlag. Damit lassen sich gut eine Million Haushalte mit Strom versorgen. Mit diesen Zahlen reicht die Wasserkraft zwar nicht an Wind und Sonne heran. Doch sie bietet einen großen Vorteil: Der Strom wird weitestgehend unabhängig vom Wetter ohne Pause produziert. Betreiber von Stromnetzen können damit gut kalkulieren und die Netze stabil halten. „Zudem ist Wasserkraft ideal für eine dezentrale Stromerzeugung“, sagt Christian Seidel, Experte für Wasserkraftwerke an der Technischen Universität Braunschweig. „Die meisten Kraftwerke befinden sich sogar in der Nähe von Städten. Der Strom muss also nicht weit über Hochspannungsleitungen transportiert werden.“  

Klimafreundlicher Strom, der keinen Netzausbau erfordert. Was liegt da näher, als die Nutzung der Wasserkraft in Deutschland weiter auszubauen? Auf bis zu 42 Terawattstunden Strom pro Jahr schätzt eine Studie des Bundesumweltministeriums das Potenzial, wenn moderne Technik zum Einsatz kommt. Das böte genug Strom für zwei Millionen Haushalte. So leistet schon seit 2011 ein neues Wasserkraftwerk an der Weser in Bremen-Hemelingen stolze zehn Megawatt. Durch zwei moderne Turbinen strömen jede Sekunde bis zu 220.000 Liter Wasser.

„Das ist eine der derzeit modernsten Anlagen“, sagt Christian Seidel. Doch der Wasserkraftingenieur hat noch mehr Ideen in der Hinterhand. So entwickelte er ein Hochleistungswasserrad, das zehnmal mehr Wasser aufnehmen kann als herkömmliche Wasserräder. Besonders für Standorte mit geringen Fallhöhen geeignet, soll ein erster Prototyp Ende 2017 am Allerwehr bei Celle in Betrieb gehen. Dann könnte es das leistungsfähigste Wasserradkraftwerk der Welt sein.

Auch bestehende Wasserkraftwerke lassen sich optimieren. „Die Kraftwerke erreichen schon Wirkungsgrade von bis zu 90 Prozent“, sagt Christoph Rapp. „Doch mit einer optimierten Wasserströmung ließe sich noch etwas mehr herauskitzeln.“ An diesen Details arbeiten Wasserbauingenieure an der Technischen Universität Graz, die die komplexe und oft verwirbelte Strömung durch Turbinen verschiedener Bauarten in aufwendigen Computermodellen simulieren. Forscher an der Technischen Universität München (TUM) sind dagegen stolz auf ihr neuartiges ökologisches Wasserkraftwerk. In diesem sitzen Turbine und Generator unter der Wasseroberfläche in einem Schacht, der im Flussbett eingebaut ist. Dank dieser Anordnung kann das Wasser relativ langsam in die Anlage strömen, um Fischen ein leichtes Entkommen zu ermöglichen und sie vor Verletzungen zu schützen. Eine Pilotanlage des Schachtkraftwerks wurde im Juli 2020 an der Loisach in Oberbayern ans Netz genommen. Der Schutz der Fische hat bei allen Kraftwerksbauern eine hohe Priorität. „Wir wollen ein besonderes ökologisches Wasserkraftwerk errichten“, sagt Rapp.   

„Mit modernen Fischtreppen und optimierten Schutzrechen und Abstiegsanlagen stellen Wasserkraftwerke keine Gefahr für Fische mehr dar“, ist Christoph Seidel überzeugt.

Ziele von Klima- und Naturschutz schließen sich nicht aus

Für einen Neubau an der Mündung der Amper in die Isar plant er ein bewegliches Kleinwasserkraftwerk, das flussabwärts schwimmenden Fischen ihren Weg erleichtern soll. Bei der Planung wird Rapp von Biologen des TUM-Lehrstuhls für Aquatische Systembiologie unterstützt. Besonders effektiv sind sogenannte Rundbogenrechen vor dem Turbineneingang, die Fischen den tödlichen Weg in die Turbinenschaufeln versperren. „Der Stababstand ist so gering, dass keine Fische zur Turbine gelangen und dort verletzt werden können“, so Rapp. Da Fische auf dem Weg zu ihren Laichgebieten auch aufwärts durch die Flüsse wandern, gehören Fischtreppen zum Standard. Mühelos sollen die Fische – wie bei Hindernissen in einem naturbelassenen Flusslauf – in die in Stufen angelegten Becken einer Fischtreppe springen können. „Die Höhe der Stufen zwischen den Becken wird an die vertretenen Fischarten angepasst“, erklärt Rapp. 

Fischtreppe
Fischtreppen ermöglichen den Wasserbewohnern die Querung des Wasserkraftwerks.

Denn ob Forelle, Mühlkoppe oder Huche: Jede Fischart kann mehr oder weniger hoch springen. „Mit modernen Fischtreppen und optimierten Schutzrechen und Abstiegsanlagen stellen Wasserkraftwerke keine Gefahr für Fische mehr dar“, ist auch Christoph Seidel überzeugt. Trotz dieser Entwicklungen stehen vor allem Sportfischer den Anlagen skeptisch gegenüber. „Doch das Umweltbundesamt konnte mit dem Forum Fischschutz zeigen, dass diese Vorbehalte gegenüber Wasserkraft haltlos sind“, sagt Seidel. Das Forum dient allen Interessierten aus Forschung, Fischerei, Naturschutz und Energiewirtschaft als offene Plattform, um Forschungsergebnisse, Erfahrungen oder Einwände zu sammeln und zu bewerten. Die dort geführten Diskussionen waren bisher oft hitzig, führten aber zu einer Einigung: nämlich dass weiterhin daran geforscht und gearbeitet werden muss, die Ziele von Klima- und Naturschutz in Einklang zu bringen.  

 

 

Hinweis der Redaktion: Dieser Artikel ist erstmals in der ersten Ausgabe des Green City Life Magazins (Erstveröffentlichung in Ausgabe 2/2016) erschienen. Die besten Beiträge haben wir hier in unseren Stories nochmals Online gestellt.  

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