Wie funktionieren die neuen Schwarmkraftwerke? Und wie gehen sie mit Fischen oder Hochwasser um? Ein Blick auf das Projekt eines bayerischen Unternehmens im Rhein bei St. Goar – und darüber hinaus.
St. Goar - Vom Ufer aus sind sie kaum zu sehen, doch unter der Oberfläche des Rheins können die sogenannten Energyfische die Strömung des Flusses nutzen, um Strom zu erzeugen. Das Unternehmen Energyminer mit Sitz im oberbayerischen Gröbenzell hat bei St. Goar in Rheinland-Pfalz erstmals drei dieser schwimmenden Anlagen installiert. Weitere 121 sollen den Schwarm bis zum Ende des Jahres komplett machen, der schon bald Strom ins öffentliche Netz einspeisen soll.
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Dem Unternehmen zufolge handelt es sich nicht nur um ihr erstes großes Projekt, sondern auch um das erste Wasserkraftwerk seiner Art. Offiziell heißt das Projekt Energyfish.
Bei den Anlagen handelt es sich der technischen Leiterin Chantel Niebuhr zufolge um schwimmende Strömungskraftwerke, die die natürliche Energie der Flüsse nutzen. Die einzelnen Anlagen sind etwa so groß wie ein kleines Auto, konkret sind sie 2,40 Meter breit, 1,40 Meter hoch und 2,80 Meter lang.
"Jede Anlage hat zwei Rotoren, die sich durch die Strömung zu drehen beginnen", erklärt Niebuhr. "Die dabei entstehende Energie wandelt ein Generator, der ebenfalls in jedem der Energyfische vorhanden ist, in Strom um."
Ein Ankerseil verankert die Anlagen im Flussbett. Daran entlang führt ein Stromkabel zum Flussgrund und von dort weiter an Land. "Dort wandelt eine Landbox den Strom um und macht ihn damit netzkonform", sagt Niebuhr. "Dann kann der Strom eingespeist werden."
Mit dem Schwarmkonzept, also dem Einsetzen mehrerer Energyfische an einem Standort, können die Kraftwerke flexibel an die jeweiligen Gegebenheiten angepasst werden.
Nach Unternehmensangaben liefern 100 Anlagen im Schnitt rund 1,5 Gigawattstunden Strom pro Jahr. Das entspreche etwa dem Bedarf von rund 470 Haushalten. Die tatsächliche Leistung hänge jedoch stark von der Fließgeschwindigkeit des jeweiligen Standorts ab, könne also bei einer schnelleren Fließgeschwindigkeit noch höher sein.
Die Voraussetzungen sind laut Energyminer, dass der Fluss an der vorgesehenen Stelle mindestens etwa einen Meter tief ist und eine Fließgeschwindigkeit von mindestens einem Meter pro Sekunde erreicht.
"Wir brauchen weder Staudämme noch andere Veränderungen des Flusses selbst, wir nehmen nur einen kleinen Teil des Querschnitts ein, der Fluss bleibt so natürlich, wie er ist", sagt Georg Walder, der Energyminer zusammen mit Richard Eckl leitet.
Im Fall eines Hochwassers tauchen die Anlagen ab und vermeiden so das Aufeinandertreffen mit Treibgut. Durch die erhöhte Fließgeschwindigkeit sinken die Anlagen, da die Strömung sie zieht, doch die Anker sie festhalten, wie Niebuhr erklärt. "Das funktioniert rein physikalisch, dafür braucht es keine eingebaute Technik, die im Zweifel kaputtgehen könnte", sagt die technische Leiterin.
Mit der Frage der Fischverträglichkeit hat sich eine Studie der Technischen Universität in München im Auftrag von Energyminer beschäftigt. Bei konventionellen Wasserkraftwerken könne die Sterblichkeit von Fischen erheblich sein, sagt Jürgen Geist, Professor für Aquatische Systembiologie an der TU München. Sie sei unter anderem von der Drehzahl der Turbine oder auch der Fallhöhe abhängig. Unter ungünstigen Bedingungen könne jeder zweite Fisch sterben, sagt Geist.
Bei hydrokinetischen Wasserkraftanlagen - zu denen die Energyfische zählen – ließe sich festhalten, dass sie deutlich weniger Einflüsse auf den Lebensraum der Fische haben als konventionelle Kraftwerke, sagt der Professor. Die Fische hätten mehr Möglichkeit, die Anlagen zu umschwimmen. Der Betrieb der Energyfisch-Anlage hat das Verhalten der Fische im untersuchten Gewässerabschnitt laut Geist nicht beeinflusst.
Nach Angaben des Geschäftsführers des Bundesverbandes Deutscher Wasserkraftwerke (BDW) e.V., Helge Beyer, ist Wasserkraft nicht nur eine wichtige erneuerbare Energiequelle, sondern auch die älteste. Eine Besonderheit der Stromerzeugung mit Wasserkraft ist seiner Ansicht nach der Qualitätsaspekt.
"Die Energie ist stetig, das heißt, sie ist stabil und verlässlich verfügbar und nicht schwankend wie etwa Solar- oder Windenergie, die nunmal von instabilen Faktoren abhängig ist", sagt Beyer. Dadurch stabilisiere die Wasserkraft die Netze, schaffe Versorgungssicherheit und Krisen-Resilienz.
Dem Energyminer-Co-Chef Walder zufolge können die Energyfish-Schwarmkraftwerke deutlich schneller genehmigt werden als klassische Wasserkraftwerke. Er nennt eine ungefähre Dauer von drei bis sechs Monaten. Zudem könnten die Anlagen schnell aufgebaut werden, ergänzt Niebuhr. Nach Unternehmensangaben dauert das Einsetzen von zehn Anlagen etwa drei Tage.
Zum Vergleich: Bei konventionellen Wasserkraftwerken dauert es laut BDW-Chef Beyer etwa sieben Jahre, bis eine Ertüchtigung oder ein Neubau eines Wasserkraftwerks bewilligt wird.
Nein, aus Walders Sicht nicht: "Wir sind nicht gegen klassische Wasserkraftwerke – im Gegenteil: Wir sehen uns als Ergänzung." Bei den verschiedenen Anlagen werde nicht das gleiche Ziel verfolgt. "Während es bei den großen Anlagen darum geht, möglichst viel Ertrag zu haben, wollen wir bisher ungenutztes Potenzial erschließen – also vor allem die Flussabschnitte erschließen, die für klassische Wasserkraftwerke nicht geeignet sind."
Die Stromgestehungskosten liegen dem Unternehmen zufolge inklusive Investitions-, Betriebs- und Wartungskosten bei rund acht Cent pro Kilowattstunde. Für Käufer der Schwarmkraftwerke bedeute das demnach eine durchschnittliche Jahresrendite von mindestens acht Prozent über die Projektlaufzeit von 20 Jahren.
Die technische Leiterin von Energyminer ist überzeugt, dass die Technik aufgrund der vielen möglichen Standorte für den breiten Einsatz geeignet sei. Eine Potenzialstudie habe ergeben, dass das technische Potenzial allein in der DACH-Region 50 Terawattstunde betrage.
Eine einzelne Technologie kann einem Sprecher des Bundesverbandes der Energie- und Wasserwirtschaft zufolge nicht den Energiebedarf Deutschlands decken. "Dafür braucht es ein breites, aufeinander abgestimmtes Zusammenspiel verschiedener Erzeugungsformen, Infrastrukturen und Speichern", führt er aus. Dennoch seien Projekte wie Energyfish wichtige Impulse für ein klimaneutrales und resilientes Energiesystem.
