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Technik

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  • Welche Innovationen brachte die Branche in den letzten Jahren hervor?

    Der Wirkungsgrad von Wasserkraftwerken gilt als so gut wie ausgereizt. Es gibt aber Innovationen insbesondere zum Fisch- und Gewässerschutz und als auch neue Technologien, bisher schwierig Standorte energetisch zu nutzen.

    Steamdiver: Der Steamdiver zeichnet sich durch ein simples Konstruktionsprinzip aus. Der Generator ist direkt an der starren Propellerturbine angekoppelt. Das spart Platz und reduziert die technische Komplexität, wodurch es weniger Fehlerquellen und einen geringeren Wartungsaufwand gibt. Da die Turbine komplett ölfrei funktioniert, auf wartungsintensive Dichtungssysteme verzichtet wurde und sie mit minimalem Eingriff in die Natur installiert werden kann, ist sie auch für den Gewässerschutz wertvoll.
    Der Aufbau ist modular. Das erleichtert die Planung von neuen Wasserkraftanlagen und erleichtert die Integration von Modulen in bestehende Anlagen. Er eignet sich besonders für bereits existierende Querbauwerke an Flüssen mit Gefälle ab ca. 2m.

    Stromboje: Eine Stromboje befindet sich knapp unter der Wasseroberfläche und kann im Falle von Hochwasser abgesenkt werden, um nicht von Treibgut beschädigt zu werden. Der Rotor dreht sich nur sehr langsam, sodass Fische diesen gefahrlos passieren können. Außerdem benötigt es keine großangelegten baulichen Maßnahmen, wie Staumauern oder Schleusen, da sie ähnlich einer Boje im fließenden Gewässer liegt. Die Stromboje ist in der Lage bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 3,3 Metern/s eine Nennleistung von 70kW zu erbringen.

    Schachtkraftwerk: Die TU München hat ein Kraftwerk entwickelt, das für geringe Fallhöhen konstruiert wurde und ohne weitreichende Eingriffe in Gewässerlauf und Gewässerumgebung gebaut werden kann. Vor ein Wehr wird in das Flussbett ein Schacht gegraben. Das Wasser strömt von oben durch eine kistenförmige Anlage, in der sich ein an die Turbine gekoppelter Generator befindet. Da das Kraftwerk sich unter der Wasseroberfläche befindet, entsteht weder Lärmbelästigung, noch Gefahr bei Hochwasser oder hoher Wartungsbedarf. Ein Rechen verhindert, dass Fische in den Turbinenschacht gelangen. Mehr Infos: hier

    StEwaKorad: Die Abkürzung steht für „Stiller Energiewandler Kompaktwasserrad“ und ist ein Projekt, an dem die Uni Siegen und Erfinder Hans-Ludwig Stiller gemeinsam arbeiten. Es ist für Kleinwasserkraft und kleine Fallhöhen/geringe Fließgeschwindigkeiten ausgelegt. Das kleine Kraftwerk liegt unter der Wasseroberfläche, verfügt über Vor- und Rücklauf und kann durch bewegliche Schaufelblätter auf die Strömungen im Wasser ausgerichtet werden. Auch der sehr hohe Fisch- und Umweltschutz zeichnet das StEwaKorad aus.


  • Wie lange darf eine Anlage genutzt werden bis sie modernisiert werden muss?

    Grundsätzlich wurden und werden Wasserkraftanlagen für eine unbegrenzte Nutzungszeit errichtet. Folgerichtig sah das erste Erneuerbare-Energie-Gesetz aus dem Jahr 2000 eine zeitlich unbegrenzte Vergütung für Strom aus Wasserkraft vor. Im Gegensatz dazu war die Vergütung für Strom aus Wind- oder Solarenergie auf wie heute auf 20 Jahre befristet. Eine Wasserkraftanlage unterliegt auch keiner gesetzlichen Regelung, ob und wann sie modernisiert werden muss. Aus betriebswirtschaftlichen Gründen versuchen verantwortungsvolle Betreiber ihre Anlage technisch auf dem optimalen Stand zu halten. Das aktuell gültige EEG 2014 reizt die Modernisierung einer Anlage bei der sich das Leistungsvermögen erhöht, mit einer erhöhten Vergütung an.

  • Wo ist die Grenze zwischen Wasserkraftwerk und Kleinwasserkraftwerk?

    Die Einteilung von kleiner, mittlerer und großer Wasserkraft und den jeweiligen Leistungsgrenzen unterscheiden sich weltweit und auch innerhalb von Deutschland.
    Der BDW zieht die Grenze bei einer installierten Leistung von 5 MW, unter der Wasserkraftanlagen der kleinen und mittleren Erzeugung zugeordnet werden. 280 der 7200 in Deutschland installierten Anlagen sind dieser Kategorie zuzuordnen. Nur 21 Anlagen haben eine Leistung von über 5 MW. Das größte Wasserkraftwerk in Deutschland (Pumpspeicherkraftwerk Goldisthal) hat eine installierte Leistung von rund 1060 MW und liegt in Thüringen. Das größte Laufwasserkraftwerk Deutschlands ist das Rheinkraftwerk Iffezheim in Baden-Württemberg.

    6900 der rund 7200 Wasserkraftwerke in Deutschland arbeiten in einem Leistungsbereich von unter 1 MW und zählen zu den Kleinstwasserkraftwerken.

  • Welche Leistungsbegriffe gibt es?

    Nennleistung Die Nennleistung wird vom Hersteller eines Gerätes oder einer Anlage angegeben und gibt an, wie viel Leistung das Gerät oder der Teil des Maschinensatzes aufnehmen oder abgeben kann.

    Engpassleistung Die Engpassleistung ist ein Begriff aus der Elektrizitätswirtschaft und gibt die maximale Dauerleistung an, die ein Elektrizitätswerk unter normalen Bedingungen abgeben kann. Begrenzt wird diese durch den schwächsten Anlagenteil, dem Engpass.

    Installierte Leistung Die installierte Leistung wird in Mega- oder Gigawatt angegeben und bezeichnet die maximale elektrische Gesamtleistung aller Elektrizitätswerke in einem Land/Staat.

    Gesicherte Leistung Die Leistung, die mit 99%iger Sicherheit erzeugt werden kann, ist die gesicherte Leistung. Je nach Art der Wasserkraftanlage gibt es unterschiedliche Angaben, welche die gesicherte Leistung definieren:

    • ­Laufwasserkraftwerke: Leistung, die an 330 Tagen des Regeljahres überschritten wird
    • Speicherkraftwerke: höchste Leistung, die bei einem Betriebsinhalt von 10% des Betriebsraums erzeugt werden kann
    • Pumpspeicherkraftwerke: gesicherte Leistung ist die mittlere Leistung

    Betriebsleistung Für die Betriebsleistung ist die tatsächliche Leistung zu einem bestimmten Zeitpunkt (Momentanwert).

  • Welche Anlagentypen gibt es in Deutschland, welche gibt es noch?

    Laufwasserkraftwerk Laufwasserkraftwerke sind die Kraftwerke mit dem höchsten Wirkungsgrad und in Deutschland sehr verbreitet. Sie nutzen die natürliche und kontinuierliche Strömung des Wassers. Ein Wehr oder eine Staumauer staut das Wasser auf, das Oberwasser wird dann durch eine Turbine oder ein Wasserrad geleitet, das einen Generator antreibt. Das Gefälle zwischen Oberwasser und Turbine nennt sich Nutzgefälle, da das Gefälle darüber entscheidet, wie viel Strom im Kraftwerk produziert werden kann.
    Laufwasserkraftwerke sind vor allem in Gewässern mit hoher Fließgeschwindigkeit gebaut.

    Ausleitungskraftwerk Bei einem Ausleitungskraftwerk wird das Wasser neben dem Wehr über einen zusätzlichen Gewässerlauf zum Kraftwerk geleitet. Dadurch entsteht ein größeres Gefälle als bei einem klassischen Laufwasserkraftwerk und damit auch mehr Energie. Wehr und Kraftwerk liegen zum Teil Kilometer voneinander entfernt. Im ursprünglichen Flussbett verbleibt immer eine genau festgelegte Wassermenge (sog. Restwasser), damit Fische und andere Wasserorganismen weiterhin ihren Lebensraum behalten. Bestehen die Ausleitungsgewässer über mehrere Jahre, ähneln sie in vielen Fällen natürlichen Gewässern, zwischen Wehr und Kraftwerk umgeleitet.

    (Pump)-Speicherkraftwerk Bei Speicherkraftwerken wird das hohe Gefälle zwischen Speichersee und Wasserkraftwerk ausgenutzt.  Sie sind vor allem an Talsperren eingerichtet, an denen sich das Wasser staut und bei Bedarf ausgeleitet wird. Durch die erhebliche Höhenenergie, die sich im Gefälle in kinetische Energie umwandelt, ist die Stromerzeugung schon mit geringen Wassermengen möglich.
    Pumpspeicherkraftwerke arbeiten nach dem gleichen Prinzip des Höhenunterschieds. Der Unterschied liegt darin, dass bei einem Stromüberschuss Wasser aus einem Fluss/See in ein höher gelegenes Staubecken gepumpt wird und bei Bedarf daraus Strom erzeugt werden kann. Pumpspeicherkraftwerke erfüllen damit als große Speicher eine wichtige Funktion bei der Integration der fluktuierenden Erneuerbaren Energien Wind und Sonne in das Stromsystem.

    Gezeitenkraftwerk Für Gezeitenkraftwerke eignen sich weltweit nur etwa 100 Standorte, da das Kraftwerk stark vom Standort und vor allem von einem großen Tidenhub (Wasserstandsunterschied zwischen Hoch- und Niedrigwasser an der Küste) abhängig ist. Durch Öffnungen, die mit Turbinen versehen werden, kann bei Flut das Meerwasser einströmen, bei Ebbe wieder ablaufen. Die Turbine kann den Strom dann bei beiden Fließrichtungen erzeugen. In Deutschland gibt es keine Gezeitenkraftwerke. Zum einen ist der Tidenhub eher gering und zum anderen ist das Wattenmeer als Nationalpark geschützt.

    Meeresströmungskraftwerk Meeresströmungsanlagen arbeiten wie Windkraftanlagen unter Wasser. Die Propeller werden durch die Meeresströmung bewegt und erzeugen Strom. Die Strömungsgeschwindigkeiten in Europa, speziell Nord- und Ostsee sind für den Betrieb zu gering. Allerdings wird dieser Technologie allgemein ein hohes Potenzial zugeschrieben.

    Wellenkraftwerk Für die Energieausbeute aus Wellen gibt es verschiedene Ansätze, die sich stetig weiterentwickeln. Es gibt Schätzungen, die besagen, dass weltweit durch die Wellenbewegung eine Leistung von 15-30 Kilowatt pro Meter Küstenlinie freigesetzt wird. Würde man diese Energie nutzen, könnten theoretisch 15% des weltweiten Strombedarfs gedeckt werden.

  • Was sind die üblichen Bestandteile eines Wasserkraftwerks?

    Rechen: Rechen wirken als mechanische Barriere für Treibgut und Fische. In erster Linie schützen sie das dahinterliegende Kraftwerk vor Treibgut, das die Turbinen beschädigen könnte. Treibgut, das sind zum Beispiel Äste von am Gewässer liegenden Bäumen oder Müll, der ins Wasser geraten ist. Aber auch Fische können in die Turbinen geraten und verenden. Ein Rechen schützt hiervor und hat die maßgebliche Funktion, die Fische von ihrem Wanderweg mit der Hauptströmung abzubringen und einem Fischabstiegssystem zuzuleiten. Dabei ist zu beachten, dass der Rechenabstand so klein wie möglich sein sollte, damit zum einen mehr und auch kleinere Fische umgeleitet werden können und zum anderen keine Fische im Rechen stecken bleiben und bei der Rechenreinigung verletzt oder getötet werden.

    Rechenreiniger: Der Rechen, an dem sich das Schwemmgut (Laub, Baumstämme – und -äste, Müll) staut, muss regelmäßig gereinigt werden, um sein Funktionieren zu sichern. Da die Reinigung per Hand arbeits- und zeitintensiv ist, gibt es maschinelle Rechenreiniger, die eine 15% höhere Jahresarbeit der Turbine ermöglichen. Das Rechengut wird auf eine Plattform angehoben oder mit Hilfe einer Spülpumpe durch eine Spülrinne ausgeleitet.

    Turbine: Ganz allgemein ist eine Turbine eine hydraulische Maschine, die wie ein Wasserrad die kinetische Energie des Wassers in eine mechanische Drehbewegung umwandelt. Je nachdem, ob die Turbine mit Überdruck oder Gleichdruck arbeitet, gibt es jedoch Unterschiede in ihrem Aufbau und der Funktionsweise.

    Kaplan-Turbine: Diese werden meist bei geringen Fallhöhen bis 50m und großen, schwankenden Wassermengen eingesetzt. Um den Aufprallwinkel des Wassers auf die Schaufeln zu optimieren, wird das Wasser vor Eintritt in die Turbine umgelenkt. Da der Wasserdruck von Eintritt in das Laufrad bis zum Austritt an Druck verliert spricht man von einer Überdruckturbine.

    Francis-Turbine: Bei einer Fallhöhe zwischen 50 bis 400m wird häufig eine Francis-Turbine eingesetzt. Die Wasserumleitung geschieht hier innerhalb des Laufrads durch eine spiralförmige Zuleitung über ein feststehendes Leitrad hin zum Laufrad. Der Wasserdruck nimmt von Eintritt in die Spirale zum Austritt kontinuierlich ab. Deshalb spricht man von einer Überdruckturbine.

    Durchströmturbine: Für kleinere Speicher- und Laufwasserkraftwerke werden Durchströmturbinen benutzt. Die Turbine besteht aus einem walzenförmigen Laufrad, durch das das Wasser geleitet wird. Die einfache Konstruktion der Turbine hat den Effekt, dass sie für Kraftwerksbetreiber günstig ist. Allerdings ist sie auf einen Leistungsbereich bis 1 MW beschränkt. Da das Wasser keinen Druck verliert, wenn es durch das Laufrad fließt, ist es eine Gleichdruckturbine.

    Pelton-Turbine: Vorzugsweise in Speicherkraftwerken werden Pelton-Turbinen eingesetzt. Sie sind bei großen Fallhöhen bis zu 1500m sehr wirtschaftlich. Das Wasser trifft aus Düsen unter hohem Druck auf die Schaufeln, die den Generator antreiben. Die Pelton-Turbine ist eine Gleichdruckturbine, da der Druck beim Durchlaufen des Wassers durch die Turbine nicht an Druck verliert.

    Wehr: Um die Energie des Wassers zu nutzen , wird in aller Regel mit einem Wehr (= Damm) das Wasser aufgestaut. Dadurch erhöht sich die Fallhöhe und so die Energieausbeute.

    Schütz: Ein Schütz ist ein bewegliches Wehr zur Regelung des Wasserdurchflusses. Die einfachste Bauform sind Schützentore aus Holz oder Stahlkonstruktionen, die seitlich in U-Schienen geführt werden und bei Bedarf gehoben und gesenkt werden können. Im Zuge der Modernisierung der Wasserkraftanlagen erfolgt die Einstellung des Wasserdurchflusses und die Wasserstandsregulierung automatisch. Bei älteren Anlagen werden kleine Schützen häufig noch manuell bewegt.

    Schnecke: Eine Schnecke ist eine andere Form der Wasserkraftnutzung. Wasserkraftschnecken nutzen das Prinzip der archimedischen Schraube. . dabei wird die Schnecke schräg und in Wasserfließrichtung nach unten gerichtet an einem Wehr angebracht. Wenn Wasser durch die Kammer zwischen den Gewindegängen fließt, wird die Schnecke in Bewegung gesetzt, die einen Generator antreibt. Da sich die Schraube sehr langsam dreht, wird sie als fischfreundliche Technologie eingesetzt. Entscheidend ist ein möglichst kleiner Spalt zwischen der Schraube und der Schneckenwand.

    Ober- und Unterwasser: Das Oberwasser ist das gestaute Wasser, das in die Wasserkraftanlage hineinfließt, das Unterwasser jenes, das nach der Energiegewinnung herausfließt. Die Höhendifferenz zwischen Ober- und Unterwasser nennt sich Nutzgefälle, da dieses mit darüber entscheidet, wie hoch die Energieausbeute aus dem Fließgewässer ist.

     

     

Zahlen

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  • Wie hoch sind die Anschaffungs- und Betriebskosten von Wasserkraftwerken?

    Für den Erfahrungsbericht Wasserkraft wurden 309 Datenbögen mit Kostenangaben ausgewertet werden. Für Anlagen zwischen 100 kW und 100 MW werden Gesamtkosten für den Neubau von etwa 6.860 €/kW angesetzt. Dabei wird angenommen, dass bei einem Neubau ein bereits hoher ökologischer Standard eingehalten wird.

    Die Betriebskosten von Wasserkraftanlagen setzen sich zusammen aus Kosten für Instandhaltung, Versicherungen, Verwaltung und Pacht sowie Personalkosten. Es wird geschätzt, dass ohne Personalkosten die jährlichen Betriebskosten etwa 3,5 – 5% der Investitionskosten umfassen.

  • Wie viele Anlagen gibt es in Deutschland und was produzieren diese?

    Rund 7000 Wasserkraftanlagen insgesamt gibt es zurzeit in Deutschland. Die Mehrzahl der Anlagen haben ein Leistung von unter 100 Kilowatt (kW). Allein in Bayern gibt es über 3500 Wasserkraftanlagen, die meisten mit einer Leistung < 100 kW.

    Insgesamt haben alle Wasserkraftanlagen in Deutschland zusammen eine installierte Leistung von 5500 Megawatt (MW). Davon erhalten Anlagen mit einer installierten Leistung von insgesamt 1400 MW eine Vergütung nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz EEG.

    Die Stromproduktion aus Wasserkraft schwankte in den letzten Jahren je nach den Niederschlagsmengen zwischen 19 Terawattstunden (TWh) und 29  TWh. Damit können zwischen 800 000 und 1,2 Millionen Haushalte mit Strom versorgt werden.

    Im Jahr 2015 hat Wasserkraft in Deutschland den Ausstoß von 14,5 Millionen Tonnen CO2 erspart.

    (Stand 09/16)

  • Wie viele Wasserkraftwerke gibt es in den einzelnen Bundesländern?

    Aufgrund der geographischen Unterschiede ist die Verteilung von Wasserkraftanlagen in Deutschland sehr unterschiedlich. 80 Prozent der installierten Leistung findet man in den südlichen Bundesländern Baden-Württemberg und Bayern.

    Anzahl WKW, die eine EEG-Vergütung erhalten, in Bundesländern anhand Anlagenstammdaten Stand 09/16
    BundeslandAnzahl der Kraftwerke
    Bayern3535
    Baden-Württemberg1454
    Hessen491
    Nordrhein-Westfalen404
    Sachsen327
    Niedersachsen241
    Rheinland-Pfalz194
    Thüringen197
    Sachsen-Anhalt24
    Saarland27
    Mecklenburg-Vorpommern24
    Schleswig-Holstein27
    Hamburg1
    Bremen1
    Berlin0

    Eine gute Übersicht über die Wasserkraft und die anderen Erneuerbaren Energien in den einzelnen Bundesländern bietet www.foederal-erneuerbar.de. Die Agentur für Erneuerbare Energien (AEE) und das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoffforschung aktualisieren alle Angaben dieser Seite in regelmäßigen Abständen.

  • Welches Potenzial steckt im Ausbau von Wasserkraftwerken?

    Die Stromproduktion aus Wasserkraft kann bei entsprechenden Rahmenbedingungen bis zum Jahr 2030 auf 31 Terawattstunden (TWh) gesteigert werden. Dabei entfallen je ein Drittel auf Modernisierungsmaßnahmen, Reaktivierung von Anlagen und den Neubau. So gibt es aufgrund des hohen Anlagenalters von bis zu hundert Jahren ein großes Modernisierungspotenzial. Bis zu einem Drittel mehr Leistung erbringt eine modernisierte Anlage.

Ökologie

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  • Wie wirkt sich der Betrieb eines Wasserkraftwerks auf das Gewässer aus?

    Fließgewässer und die in ihr lebenden Tier- und Pflanzenarten sind einer Vielzahl von Einflüssen ausgesetzt. Diese haben den ökologischen Zustand der Bäche und Flüsse in den letzten Jahrzehnten stark beeinflusst. Dazu gehören ohne den Anspruch auf Vollständigkeit und ohne Gewichtung: Gewässerbegradigungen, Uferbefestigungen, Querverbauungen zur Wasserhaltung, Gewässerunterhaltung, Schadstoffeinträge durch Industrie, Düngemittel- und Pestizideinträge durch Agrarwirtschaft, invasive Pflanzen und Tiere, Fischerei, Angelsport, Schifffahrt, Wassersport und zum Teil Wasserkraftanlagen.

    Diese Aufzählung macht zweierlei deutlich: Wasserkraft hat einen Einfluss auf den ökologischen Zustand der Fließgewässer. Außer bei Hochwasser und dann überströmten Wehren können Wasserorganismen einer Wasserkraftanlage praktisch nicht ausweichen. Dies ist ein banaler aber wesentlicher Unterschied zum Beispiel zu Windkraftanlagen, an denen Vögel ohne weiteres vorbei fliegen können.

    Dieser Verantwortung ist sich die weit überwiegende Mehrzahl aller Wasserkraftbetreiber bewusst und sie haben sich ihr gestellt. Sie haben in Fischpässe, Rechen mit kleineren Abständen, Aalrohre, Verbesserungen der Gewässermorphologie und andere Maßnahmen investiert. Das Erneuerbare Energien-Gesetz (EEG) 2009 und das aktuelle EEG 2014 haben mit einer erhöhten Vergütung für ökologische Verbesserungsmaßnahmen entsprechende Anreize gesetzt bzw. setzen sie weiterhin.

    Um zu praktikablen Lösungen für die Gewässerökologie und die Wasserkraft zu kommen ist der Dialog aller Beteiligten sinnvoll und erforderlich. Ein gutes Beispiel für einen funktionierenden Dialog auf einer höheren Ebene ist das Forum Fischschutz und Fischabstieg (www.forum-fischschutz.de) des Umweltbundesamtes. Hier diskutieren Anlagenbetreiber, Fischereiverbände, Umweltverbände, Wissenschaftler und Planer über den Grundlagen der Populationsbiologie von Fischarten, Anlagenkonzepte, Erfahrungen in anderen Ländern. In einen sehr transparenten Prozess werden Gemeinsamkeiten, Unterschiede und Wissenslücken offengelegt, diskutiert und nach Lösungsmöglichkeiten gesucht.

    Der konfliktbeladene Umgang der letzten Jahre zwischen Anlagenbetreibern, Umwelt- und Naturschützern, Fischern und Anglern hat kaum weiter geholfen, um die wirklichen Probleme der Fließgewässer in Deutschland zu lösen. Eine verbale Abrüstung auf allen Seiten ist hier dringend geboten.

  • Welche ökologischen Maßnahmen werden zum Schutz von Gewässer und Fischen durchgeführt?

    Rechen Rechen wirken als mechanische Barriere für Treibgut und Fische. In erster Linie schützen sie das dahinterliegende Kraftwerk vor Treibgut, das die Turbinen beschädigen könnte. Treibgut, das sind zum Beispiel Äste von am Gewässer liegenden Bäumen oder Müll, der ins Wasser geraten ist. Aber auch Fische können in die Turbinen geraten und verenden. Ein Rechen schützt hiervor und hat die maßgebliche Funktion, die Fische von ihrem Wanderweg mit der Hauptströmung abzubringen und einem Fischabstiegssystem zuzuleiten. Dabei ist zu beachten, dass der Rechenabstand so klein wie möglich sein sollte, damit zum einen mehr und auch kleinere Fische umgeleitet werden können und zum anderen keine Fische im Rechen stecken bleiben und bei der Rechenreinigung verletzt oder getötet werden.

    Fischabstieg Wanderungen von Fischen zwischen Laichgebieten, Sommer- und Winterlebensräumen oder auch zwischen Süß- und Salzwasserlebensräumen gehören zum Lebenszyklus vieler Fischarten. Wehre (Staudämme) in Gewässern unterbinden mehr oder weniger diese Wanderungen. Deshalb sind Eigentümer von Wehren gesetzlich verpflichtet, den Auf- und Abstieg von Wasserorganismen an ihrem Wehr zu ermöglichen. Während technische Möglichkeiten für den Fischaufstieg schon seit längerem erforscht und in der Praxis eingesetzt werden, werden technische Lösungen für den Fischabstieg erst seit wenigen Jahren entwickelt. Anders als bei Fischaufstiegsanlagen ist die Gestaltung von Fischabstiegen weitaus schwieriger, da Fische, die flussabwärts wandern, sich anders verhalten als beim Flussaufstieg.

    Das Eindringen in die Turbine lässt sich durch Rechen mit engen Stababständen sehr gut verhindern. Eine Herausforderung stellt es dagegen dar, die Fischabstiegsanlagen so zu gestalten, dass Fische diese auffinden anstelle des Hauptwasserstroms in der Wasserkraftanlage. Hier besteht noch Forschungsbedarf, um optimale Lösungen zu finden. 

    Fischaufstieg Wanderungen von Fischen zwischen Laichgebieten, Sommer- und Winterlebensräumen oder auch zwischen Süß- und Salzwasserlebensräumen gehören zum Lebenszyklus vieler Fischarten. Die bekanntesten Arten sind der Lachs (Laichen im Süßwasser, Aufwachsen in Salzwasser) und der Aal (Laichen im Salzwasser, Aufwachsen in Süßwasser)

    Wehre (Staudämme) in Gewässern unterbinden mehr oder weniger die Wanderungen der Fische. Deshalb sind Eigentümer von Wehren gesetzlich verpflichtet, den Auf- und Abstieg von Wasserorganismen an ihrem Wehr zu ermöglichen.  Dafür gibt es verschiedenste Technologien.

    Fische, die flussaufwärts schwimmen, orientieren sich aktiv an der Strömung und reagieren auf natürliche Weise auf „turbulente Zonen“. Dieses Verhalten kann man dafür nutzen, Fische anzulocken und sie zu einer Fischaufstiegsanlage zu leiten.

    Möglichkeiten des Fischaufstiegs sind Beckenpässe, bei denen die Fische durch miteinander verbundene Becken geleitet werden. Bekannt ist diese Aufstiegshilfe auch als „Fischtreppe“. Eine andere Lösung ist der sogenannte „Fischaufzug“, bei dem Fische in eine Art Käfig gelockt werden und mit dem Käfig flussaufwärts befördert werden.

    Fischfreundliche Turbinen Fische, die in die Turbine eines Wasserkraftwerkes geraten, werden häufig verletzt oder sogar getötet. Dabei werden die Fische nicht von sich drehenden Schaufeln der Turbine zerhackt, sondern vielmehr in dem Spalt zwischen Schaufel und Turbinenwand gequetscht. Eine andere Verletzungsquelle sind sich schnell und stark Druckverhältnisse im Turbinenbereich.

    Eine völlig „fischfreundliche“ Turbine konnte bislang noch nicht entwickelt werden, jedoch gibt es diverse Ansätze das Schädigungsrisiko stark zu minimieren.

    So ist zum Beispiel die Wasserkraftschnecke ist eine Turbine mit verringerter Drehzahl, die häufig zum Fischschutz eingesetzt wird.

Vergütung

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  • Was hat sich für WKA mit der EEG Novellierung 2014 verändert?

    Vergütung: Die ökologischen Anforderungen nach dem Wasserhaushaltsgesetz, die bisher Voraussetzung für den Erhalt der Vergütung waren, wurden im EEG 2014 vollständig gestrichen. Stattdessen ist  eine erhöhte Vergütung für Bestandsanlagen an Ertüchtigungsmaßnahmen geknüpft, die das Leistungsvermögen der Anlage steigern.

    Die Einspeisevergütung für Strom aus Wasserkraft beträgt seit dem EEG2014:

    1. bis einschließlich einer Bemessungsleistung von 500 Kilowatt 12,46 Cent pro               Kilowattstunde,
    2. bis einschließlich einer Bemessungsleistung von 2 Megawatt 8,21 Cent pro Kilowattstunde,
    3. bis einschließlich einer Bemessungsleistung von 5 Megawatt 6,28 Cent pro Kilowattstunde,
    4. bis einschließlich einer Bemessungsleistung von 10 Megawatt 5,51 Cent pro Kilowattstunde.

     

    Wird der Strom nicht direkt vermarktet, sondern in das allgemeine Netz eingespeist (§ xxx EEG 2014), reduziert sich die Vergütung um 0,2 ct/kWh (sogenannte Managementprämie für die Direktvermarktung)

    Verpflichtende Direktvermarktung: Alle Neuanlagen mit einer installierten Leistung größer 500 kW, die vor dem 1. Januar 2016 in Betrieb gehen, müssen den von ihnen erzeugten Strom direkt vermarkten. Nach dem 31.12.2015 liegt die Grenze bei 100 kW. .  Anlagenbetreiber können dann ihren Strom entweder selber vermarkten oder schließen einen Vertrag mit einem Direktvermarktungsunternehmen ab.

    Eigenverbrauch: Seit dem EEG2014 werden neu errichtete Anlagen zur Eigenversorgung ebenso mit der EEG-Umlage belegt. Alle Bestandsanlagen sind hiervon jedoch ausgenommen.

    Weitere Details zum EEG2014 sind hier zu finden.

  • Wie viel des durch Wasserkraft produzierten Stroms wird im Rahmen des Marktprämien-Modells vermarktet?

    2013 wurden zwischen 30 und 40% des durch Wasserkraft produzierten Stroms im Marktprämienmodell vermarktet. Das entspricht im Mittelwert einer installierten Leistung von 500 MW.

  • Was ist die Clearingstelle des EEGs?

    Die Clearingstelle ist eine vom BMU finanzierte neutrale Einrichtung zur Klärung von Anwendungsfragen und –unstimmigkeiten bezüglich des EEGs im Inland. Sie spricht Empfehlungen aus, formuliert Stellungnahmen und versucht bei Unstimmigkeiten zweier Parteien (z.B. zwischen Netzbetreibern und AnlagenbetreiberInnen) eine Einigung oder einen Schiedsspruch zu erwirken.

  • Was ist die Degression?

    Die Degression ist ein im EEG verankerter Mechanismus, der bewirken soll, dass Erneuerbare Energien langfristig auch ohne staatliche Hilfen marktfähig sind. Für jeden Energieträger wird jährlich eine Degressionsrate festgelegt, die zwischen 0,5-2% liegt. Bei Wasserkraftanlagen sind die Kosten für Neuanlagen und Modernisierungen aufgrund der stark gestiegenen ökologischen Anforderungen in den letzten Jahren stetig gestiegen. Das Kostensenkungspotenzial ist dagegen weitgehend ausgeschöpft. Eine Degression macht hier im Grunde keinen Sinn.

    Mit dem EEG 2014 wurde deshalb auf die Anregungen des BDW die Degression von 1,0 Prozent auf 0,5 Prozent reduziert.

Sonstiges

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  • Gibt es Ausbildungsberufe für den Betrieb von Wasserkraftwerken?

    Für den Betrieb von Wasserkraftanlagen gibt es keine spezialisierten Aus- oder Fortbildungsberufe. Allerdings werden unter anderem Industriemechaniker, Elektriker/Elektroniker, Mechatroniker, technische Zeichner aber auch Industrie- und Bürokaufleute im Bereich der Wasserkraft stetig gebraucht.

    Im akademischen Bereich kann man an der Universität Stuttgart den Bachelorstudiengang „Maschinenwesen mit Vertiefung zu Wasserkraft, Solartechnik, Energie aus Biomasse“ absolvieren.

  • Woher hat Wasser seine Energie?

    Wasserenergie ist im Grunde Sonnenenergie, da die Sonne durch den Kreislauf aus Regnen, Verdunsten, Fließen, ins Grundwasser versickern, das Wasser erst in Bewegung bringt. Körper die sich bewegen, und in diesem Fall ist Wasser ein Körper, verfügen über kinetische Energie (Bewegungsenergie). Das ist die Energieform, die sich Wasserkraftwerke zu Nutzen machen.

    Der kinetischen Energie vorgeschaltet ist oftmals die potentielle Energie, die Höhenenergie. Befindet sich die Quelle eines Flusses auf einer Berghöhe, der in Richtung Tal fließt, wird diese Höhenenergie freigesetzt und wandelt sich in kinetische Energie um. Alle Wasserkraftwerke ziehen mit unterschiedlichen Technologien ihre Energie aus diesem „fallenden“ Wasser.

    Die Energie, die sich aus dem Wasser ziehen lässt, lässt sich grundsätzlich mit einer Formel berechnen:

    P = Q * H * g * ρ * η

    Q= Wassermenge in m³/s
    H= Fallhöhe in m
    g= Erdbeschleunigung von 9,81 m/s²
    ρ= spezifisches Gewicht
    η= Wirkungsgrad (durchschnittlich zwischen 70 und 80%)