Isra-Mart srl:Ein Kraftwerk unter Wasser

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Wasserkraft gilt als die sauberste Energie überhaupt. Ingenieure haben eine Wasserkraftanlage entwickelt, die auch bei geringem Gefälle rentabel arbeitet.
Der nasse Strom in Deutschland fließt vor allem in Bayern und Baden-Württemberg. Hier geben die Höhenunterschiede dem Wasser Kraft. Diese Energie haben die Menschen schon immer genutzt, zuerst mit Wasserrädern, später mit Kraftwerken. Eine der ältesten und größten Anlagen ist etwa das Walchenseekraftwerk in Oberbayern, das 1924 in Betrieb ging. Das die 200 Meter Höhenunterschied hinabströmende Wasser treibt im Kraftwerk Turbinen an. Diese sind an Generatoren gekoppelt, die aus der mechanischen Energie 290 Millionen Kilowattstunden Strom im Jahr gewinnen.

Etwa vier Prozent des Strombedarfs in Deutschland werden durch Wasserkraft gedeckt. Ob sich der Bau einer Anlage wirtschaftlich lohnt, hängt dabei vor allem von der jeweiligen Fallhöhe vor Ort ab. Die meisten der geeigneten Stellen in Deutschland sind bereits verbaut.

Unsichtbare Stromerzeugung
Forscher der Technischen Universität München (TUM) haben nun ein Kleinwasserkraftwerk entwickelt, das auch bei geringem Gefälle von unter drei Metern rentabel arbeitet. Außerdem schont es nach Angaben der Entwickler die Umwelt und das Landschaftsbild.

Zu den konventionellen Kraftwerken gibt es zwei große Unterschiede, erklärt Peter Rutschmann von der TUM. Zum einen ist von der Anlage außer einem Transformatorhäuschen nichts sichtbar. „Es gibt kein Kraftwerksgebäude“, sagt Rutschmann. „Die Turbine und der Generator befinden sich unter Wasser.“ Und zwar in einem Schacht, der vor dem Wehr in das bestehende Flussbett eingegraben wird.

Eine Chance für die Fische
Außerdem strömt das Wasser nicht wie bei den meisten Anlagen horizontal auf einen Einlauf mit Turbine zu. Es stürzt von oben in den Schacht vor dem Wehr und treibt die senkrecht stehende Turbine an. Danach fließt es hinter dem Wehr unten zurück in das Flussbett. „Wir wollen dabei bewusst geringe Fließgeschwindigkeiten von weniger als 0,5 Meter in der Sekunde und Rechenstababstände von höchstens 20 Millimeter, um die Fischpopulation zu schützen“, sagt Rutschmann.

Denn Fische, die flussabwärts unterwegs sind, treffen auf ihrem Weg manchmal auf den Rechen des Kraftwerks, das die Turbinen vor Schotter und Geröll schützen soll. Ist die Kraft des Wassers zu groß, können sie nicht mehr umkehren. Daher soll der Sog möglichst schwach sein. Dies erreichen die Forscher durch eine Vergrößerung der Fläche des Schachts.

Kleinkraftwerke für den Nil
Mit ihrem Konzept wollen die Forscher vor allem Kosten sparen. Denn normalerweise muss eine Anlage individuell angepasst werden und wenn außerdem ein Kraftwerksgebäude gebaut wird, muss die Landnutzung finanziert werden. Der einfache Schacht ist 30 bis 50 Prozent kostengünstiger. Die Leistung der Anlage beträgt pro Schacht im Augenblick höchstens ein Megawatt. Es ist aber möglich, mehrere Schächte nebeneinander zu bauen.

Daran ist etwa das ägyptische Ministerium interessiert, berichtet Rutschmann. Im Nil existieren von den Engländern kurz nach 1900 erstellte Wehre, die die Bewässerung regulieren. Um gleichzeitig auch die Wasserspiegelunterschiede zur Stromerzeugung zu nutzen, wäre das Schachtkraftwerk optimal. Wegen der geringen Kosten und des einfachen Bauprinzips könnten die Anlagen auch in Entwicklungsländern genutzt werden.