Kleinwasserkraft und Ökologie

Lieber Philipp, lieber Ulf,

in einer der letzten Lage-Folgen habt ihr Wasserkraft mit in die „grünen“ Energiegewinnungstechnologien eingereiht. Hier möchte ich gerne dazu Sonja Jähnig, Professorin der Humbold-Universität Berlin zitieren:

„Ein Punkt, der mir sehr am Herzen liegt, ist die Auflösung des vermeintlichen Zielkonflikts zwischen Klima- und Biodiversitätsschutz bei der Wasserkraft. Die Wasserkraft ist zwar eine erneuerbare, aber keine umweltfreundliche Energiequelle. Gerade die sogenannte kleine Wasserkraft trägt nur zu einem verschwindend geringen Anteil zur Energiewende bei, verschlechtert den ökologischen Zustand der Gewässer und ihrer Lebewesen aber erheblich. Daher haben kürzlich 65 Fachwissenschaftler*innen aus 30 wissenschaftlichen Institutionen in einer gemeinsamen Stellungnahme dringend empfohlen, die Förderung ineffizienter Kleinwasserkraftwerke aus EEG- oder Steuermitteln zu beenden.“

Vor allem auf europäischer Ebene ist hinsichtlich der Biodiversitätskrise der zunehmende Ausbau der Wasserkraft in Osteuropa ein großes Problem. Dynamische, durchgehende Fließgewässer schaffen seltene und artenreiche Lebensräume, Kohlenstoffsenken und Pufferzonen für Schad- und Nährstoffe.

Vielleicht könntet ihr das mal bei Gelegenheit aufgreifen.

Großes Lob an euch und macht weiter so!

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Danke. Das ist ein wichtiger Punkt.
Interessant auch, wenn man schaut, wer das im Bundestag vorangetrieben hat.
Dann stößt man auf Ramsauer (Initiator Mautdebakel) und Nüßlein (Maskenaffäre)

In der Lobby-Zeitschrift „Wassertriebwerk“ des Bundesverbandes Deutscher Wasserkraftwerke jedenfalls gibt es viel Lob für die neue Regelung. […]
In einem Artikel unter der Überschrift „Kleine Wasserkraft erhält 3 Cent/Kwh Kompensation für Trockenheit“ gibt es denn auch warme Worte, unter anderem für Nüßlein. Der CSU-Politiker und zwei Parteikollegen hätten stets ein „offenes Ohr für die Anliegen von uns Wasserkraftwerksbetreibern“ gehabt, Nüßlein und seine CSU-Kollegen Andreas Lenz und Peter Ramsauer hätten „maßgeblich bei der Erarbeitung des EEG 2021 die Geschicke gelenkt“.
Verhaltenskodex der CSU: Strenge Regeln, warme Worte? | tagesschau.de

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Guten Tag,

ich arbeite seit Jahren als Ingenieur in der sogenannten Kleinwasserkraft und eine Vereinbarung von Wasserkraft und Ökologie ist absolut möglich. Nicht umsonst sind die gesetzlichen Vorgaben hier sehr hoch. Vor allem modernisierte Kraftwerke, denen die EEG-Umlage eine Finanzierungssicherheit bietet, generieren grundlastfähigen Ökostrom ohne Eingriff in die Ökologie. Bei Modernisierungen und Neubauten werden immer auch Fischwege gebaut, welche die Durchwanderbarkeit für Fische wieder herstellen.

Deutschland ist vergleichsweise sehr eng besiedelt und es gibt kaum Gewässer, die nicht begradigt, anteilig gestaut o.ä. sind. Hintergrund ist hier teils die energetische Nutzung, in der Regel wurden die Flüsse aber zur Schiffbarmachung, für die Eisenbahn oder zu Siedlungszwecken begradigt und aufgestaut. Ein Großteil der Wehre, an denen Kleinwasserkraftwerke installiert sind, würden also auch ohne die energetische Nutzung weiterhin für den Hochwasserschutz, Trinkwassergewinnung, zur Haltung der Grundwasserpegel, für die Statik angrenzender Gebäude etc. bestehen bleiben.

Ein Vergleich mit den frei fließenden Flüssen im Balkan hinkt aufgrund der absolut unterschiedlichen Vorraussetzungen. Dass ein Neubau von Dämmen nicht unterstützt wird, ist verständlich. Die Energie des Wassers an bestehenden- nicht rückbaubaren Stauwerken nicht zu nutzen ist reine Verschwendung.

Beste Grüße,
MF

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Grundlast benötigen wir doch nicht mehr!?
Sondern nur noch Netzstabilität, das ist aber nur mit Gasregelkraftwerken zu erreichen, oder können Wasserkraftwerke so schnell reagieren wie Gasregelkraftwerke, siehe Bild ganz unten zur Residuallast von Energy Transition.

Kann es sein, dass es gar nicht um Ökologie geht, sondern eher darum, dass Grundlast Kraftwerke wie (Atom/Wasser/Kohle) die weitere Änderung und voranschreiten der Energiewende behindert?

Bin gespannt auf eine ausführliche Antwort vom Fachmann.

Zur Erläuterung:
Strom ist hochverderblich und Angebot Nachfrage müssen immer in Balance sein.
Grundlast hat uns in der Vergangenheit dazu gebracht, dass wir Strom abnehmen mussten, ob wir wollten oder nicht. Da gab es dann so Tricks wie Nachtspeicheröfen…

Kurz zum Begriff Grundlast: das ist der teil des Strombedarfs, der an einem Tag nicht unterschritten wird, also dauerhaft benötigt wird. Diese Grundlast ist in den letzten Jahren aufgrund des steigenden Strombedarfs ebenfalls gestiegen.
Was sich jedoch maßiv verändert hat ist die Art, wie diese Grundlast gedeckt wird- bis zu 100% aus Erneuerbaren Energien und nicht mehr aus Kohle, Gas und Atomenergie. Auf der Grafik ist dies sehr gut zu sehen. Auch, dass Wasserkraftwerke weiterhin einen konstanten Anteil liefert - Auch in den Nächten - kann in der Grafik für 2020 gut abgelesen werden.

Wasserkraft ist sehr gut und schnell regelbar, sofern die Steuerung einigermaßen aktuell ist. Seit dem EEG 2014 gibt es für Kraftwerke über 100 kW eine Direktvermarkungspflicht, bei der oft über den Direktvermarktungspartner auch negative Regelleistung angeboten wird. Positive Regelleistung wird bei Laufwasserkraft in der Regel nicht angeboten, da natürlich versucht wird, so viel Leistung wie möglich zu liefern.

Spannend, dass Sie Wasserkraft zu den Konventionellen Kraftwerken zählen… Sie sind 100% erneuerbar, sind also teil der Energiewende. Weiterhin hat die Wasserkraft den höchsten spezifische CO2 Vermeidungsfaktor aller Erneuerbaren mit ca. 806 g CO2-Äq. / kWhel. Siehe auf Seite 59:

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So eindimensional ist es nicht, es kommt drauf an ob sie mit viel schädlichem Zement gebaut werden, ob es Laufwasser oder Pumpspeicher oder nur ein Speicherkraftwerk wie am Walchensee sind.

Außerdem wie weit wir mit den EE beim Repowern der Kraftwerke sind, welche Emissionen dafür wieder anfallen, ob die derzeitig dort eingesetzten Bauteile überhaupt Recyclebar sind usw usw, ich denke sie wissen, was ich meine.

Dass Wasserkraft konventionell ist, das habe ich allerdings nicht geschrieben.

Wasserkraft = Grundlast und wir brauchen keine Grundlast mehr in diesem Sinne sondern nur noch regelbare und zu den EE kompatible Energiebereitstellung und die großen Schwungmassen- Generatoren primär zur Erhaltung der Netzstabilität.

  1. Danke für ihren Hinweis, dass die moderne Wasserkraft so gut regelbar ist,
  2. beim co2e Thema = kommt drauf an.
  3. Zur Ökologie wissen sie sicher besser Bescheid als ich.
  4. Dass wir evtl Wasserknappheit haben könnten, fehlt mir in ihren Betrachtungen

Ich wäre ebenfalls gespannt auf eine fundierte Antwort auf die angemerkten Punkte von @unkreativ

Glaube dieses Argument ist in diesem Fall nicht schlüssig. Schon alleine deshalb, weil Wasserkraft zu den Renewables zählt. Hinzu kommt, dass du von Schwungmassen-Generatoren sprichst. Welche meinst du da genau, kannst du das bitte nochmal erklären? Ich würde mal annehmen, dass dem gerade eine Laufwasserturbine und der zugehörige Generator entspricht.

Habe mal in die Studie reingelesen. Ist schon sehr interessant. Dort sind nämlich die Emissionen incl. Vorkette angegeben. Und dazu gehört auch der von dir genannte Beton. Hierzu wurden Werte von GEMiS und Ecoinvent verwendet. Die Datenbanken werden eingesetzt um Ökobilanzen zu erstellen, und in diesem Fall ist es so etwas wie der PCF…Product Carbon Footprint.
Ergebnis hier: PV kommt auf 56 g/kWh, Wind onshore auf 18 g/kWh und Wasserkraft auf 3 g/kWh.

Das spielt allenfalls eine Rolle, wenn es um die Versorgungssicherheit geht. Schließlich wird kein Wasser „verbraucht“.
Im übrigen geht es um Kleinwasserkraftwerke, und das sind natürlich immer Laufwasserkraftwerke.
Eine Pumpspeicherkraftwerk ist ja nur eine „Batterie“, hat in dieser Betrachtung deshalb wenig verloren.

Ich habe mir das Memorandum mal angesehen und ein paar andere Quellen quer gelesen:

Wer ein wenig drüber nachdenkt dem wird schnell einfallen, dass die betroffenen Kleinwasserkraftwerke überwiegend sehr alt sind. Warum plötzlich nach 100 Jahren Betrieb dadurch die Biodiversität gefährdet sein soll erschließt sich mir nicht.
Aufschlussreich sind die Artikel der ETH und die Unterschriften unter das Memorandum. Etliche Unterzeichner sind für die Binnenfischerei. Und das ist vermutlich der ausschlaggebende Grund, es geht um die Menge der zu fangenden Fische.
Ein guter Vergleich ist auch mit der Diskussion zu Bieberburgen zu erkennen. Während die Stauung einer Bieberburg als ökologische Kleinod betrachtet wird, ist die Stauung eines Wehres etwas schlechtes.

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Korrekt, ich meine damit alle großen Generatoren Dampfturbinen, Laufwasserturbinen, Gasturbinen, welche in der Lage sind Lastabwürfe, Blindleistungen zu kompensieren.

Eine Studie für sich ist noch nicht aussagekräftig genug. Erst wenn mehrere und optimalerweise auch Metastudien vorliegen rundet sich das Bild.

Ich spreche übeigens von „ZEMENT“, dieser ist das Hauptproblem. Und es müsste je nach Kraftwerkstyp und Bauweise eine RANGE 3g/KWH - XX g/KWH angegeben sein. Im Bereich PV sind es auch RANGES, im Bereich WIND auch und im BEREICH ATOM auch, bei letzterem z.b. 12 gr - 190 gr CO2e/KWH…
Eine fixe Zahl aus einer Studie ist irreführend, nicht wahr?

Korrekt, aber bei beiden geht uns das Wasser aus:
Was ich schon in anderen Posts durch eindrucksvolle Bilder illustriert habe.
Hierbei handelt es sich um ein Pumpspeicherkraftwerk wo offensichtlich zu wenig Wasser vorhanden ist. Dass die Laufwasserkraftwerke selbstredend von konstantem Wassernachschub abhängig sind, ist ja ohnehin klar, und selbst hier in Bayern haben wir damit langsam Probleme… Entweder in kurzer Zeit viel zu viel oder zu wenig Wasser.

Hier der Post.

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Dazu müsste man sich in die Methodik der Studie einlesen. Wenn alle Erzeugungstechniken genauso berechnet wurden, dann stimmt jedenfalls der Vergleich. Irreführend ist das deswegen nicht. Den PCF von Zement und ganz vielen anderen Stoffen findest du übrigens z.B. hier ProBas - Prozessdetails: Steine-ErdenZement-DE-2020
Bei einem Kraftwerk ist der Footprint des Upstream ziemlich irrelevant. Schließlich laufen die Jahrzehnte, Wasserkraftwerke oder zumindest deren Stauwerke über 100 Jahre.
Hier ein Beispiel zum Vergleich: Scope 1 und 2 sowie Scope 3 upstream haben bei einem Elektromotor einen Anteil weit unter 1%. Schon wenn man nur von 10 Jahren Betrieb ausgeht.

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Auf die meisten Punkte von unkreativ wurde ja schon gut eingegangen. Hier meine Ergänzungen/ Anmerkungen dazu:

Wie LeoWorm schon geschrieben hat, ist vor allem die Langlebigkeit der Kraftwerke und der relativ geringe Wartungsaufwand für die gute CO2 Bilanz verantwortlich. Hinzu kommen die hohen Jahresvollaststundenzahlen- (durchschnitllicher Jahresertrag in kWh / Leistung des Kraftwerks). Der BEDW hat für das Jahr 2021 folgende Zahlen veröffentlicht:


damit liegt die Wasserkraft doppelt so hoch wie Windkraft onshore und fast 4mal höher als PV. Wir haben schon Kraftwerke modernisiert, deren Turbinen seit über 100 Jahren in Betrieb sind. Bei Modernisierungen wird meist nur die Anlagetechnik (Turbine, Generator, Steuerung) ersetzt und damit werden enorme Leistungssteigerungen erreicht (zwischen 30 und 100% mehr Ertrag). Das Bauwerk an sich bleibt jedoch bestehen, was den CO2 Abdruck immens verringert.

Die trockenen Sommer machen der Wasserkraft teilweise zu schaffen, wie auch allen thermischen Kraftwerken. Die milderen Winter sorgen dagegen für stetigere Abflüsse und weniger Hochwasser, was die Erträge im Winter und Frühjahr erhöht. Die Mindererträge im Sommer lassen sich damit teils ausgleichen.

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Hier wird noch einiges an Hirnschmalz nötig, und wir benötigen einfach bessere Langzeit-Pufferungen, um die Energie-Überschüsse zu jeder Zeit aufnehmen und sie langfristig speichern zu können.
Für mich bleibt aber am Ende als Lösung nur ein ordentliches Polster mit PV und Wind, weil diese eben nicht thermisch, sondern nur von dem Fusionsreaktor über unseren Köpfen abhängig sind, von der Sonne.

Da hast du etwas falsch verstanden. Natürlich ist eine Energiequelle mit kontinuierlicher Erzeugung einer stark schwankenden Quelle, die im Fall der Windkraft sogar komplett unabhängig von Bedarfsspitzen auftritt, vorzuziehen. Alle Kraftwerke, die durchlaufen, mindern den verbleibenden Bedarf, der durch Wind und PV sowie aus Speichern bereitgestellt werden muss.

Deine Argumentation könnte man allenfalls nachvollziehen, wenn wir bereits eine nahezu 100%ige Deckung aus PV und Wind samt Lösung der Speicherproblematik erreicht hätten. Momentan krebst der Beitrag von PV und Windkraft aber irgendwo bei 10% des Primärenergiebedarfs rum.

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Meine Buchempfehlung zum Thema Wasserkraft: Erneuerbare Energien zum Verstehen und Mitreden (Buch (kartoniert)), Christian Holler, Joachim Gaukel, Harald Lesch, Florian Lesch

Den Beiträgen aus der Wissenschaft nach zu urteilen ist das Potential von Wasserkraft sehr überschaubar.

Hier glaube ich, hast du etwas falsch verstanden: Es ist am Ende nur noch entscheidend, die Netzstabilität hin zu bekommen. Findet man in der www.pv-fakten.de Studie ab S.75 und hier auch nochmal im Teil Netstabilität:
So funktioniert das deutsche Stromnetz

Ich habe da selbst lange drüber brüten müssen warum und wieso und weshalb, aber es ist nur noch eine Frage der Stabilität, weil wir die 50 Hz halten müssen ± 0,02
Deshalb ändert sich doch gerade das Strommarktdesign es wird gerade hin und her verschoben wofür man künftig noch Geld erhält etc…

Quelle: Prof Quaschning und seine Studenten, ob die das Potental wirklich versehentlich und fälschlich so unterbewerten.:wink:

Nein. Weit vor dem Detailproblem Netzstabilität steht die viel grundsätzlichere Frage, wie man aus den in Deutschland zugänglichen EE-Potentialen die 1000 TWh + X rausquetscht, welche unsere moderne Zivilisation mindestens benötigt, damit das Leben ungefähr in der heutigen Qualität weitergehen kann.

Jede kWh aus Wasserkraft, die weniger schwankend als Windkraft und PV liefert, ist dabei Gold wert.

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Hallo unkreativ. Die Netzstabilität kommt dann zur Stande, wenn Erzeugung=Last. Die großen Schwungmassen der Synchrongenerator machen das Netz etwas Träger. Das ist im Netzbereich von Vorteil, da die Frequenz nicht so „zappelig“ auf Änderung der Last oder Erzeugung reagiert. Bei Windkraft und Solar PV habe ich in der Regel keine Netzsynchronen Schwungmasse. Bei PV ist das relativ logisch, das dreht ja sowieso nichts und bei Winkraft habe ich normalerweise asynchrone Generatoren die nicht mit der Netzfrequenz gekoppelt sind.
Bedeutet diese beiden tragen nicht zur sogenannten „Momentanreserve“ ( Energie der Schwungmassen) bei. Bitte korrigiere mich wenn ich hier nicht richtig liege, aber das war meine letzter Stand.

Laufwasserkraftwerk sollten aber zur Momentanreserve beitragen, da deren Generatoren netzsynchron laufen( hier ist MMF auch nochmal gefragt). Sie können also mindestens zur Netzstabilität beitragen.

Wirtschaftlich ist man bei bestehenden Anlagen indifferent zwischen Wasserkraft und PV/Wind, da beide Grenzkosten nahe null haben. Da auch Wasserkraft geringe CO2/ Emissionen Pro kWh aufweisen und zudem schnell regelbar sind, fällt mir kein Grund ein auf diese in Zukunft zu verzichten nur weil die bisher (wirtschaftlich Sinnvoll) beständig die volle Leistung eingespeist haben.

Ich würde sogar soweit gehen, dass ich denen einen Vorrangeinspeisung ggü. von Wind/PV geben würde, damit wir die Momentanreserve aufrecht erhalten können.

Was die Potentiale der Wasserkraft in Deutschland angeht bin ich bei dir. Da gibt es kaum noch was zu holen. Aber warum bestehende Anlagen nicht behalten/ modernisieren?

Gruß David

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Da wäre ich mir nicht so sicher.
Es gibt garantiert noch unzählige alte Anlagen die repowert werden könnten. Zudem gab es frühere zig mal mehr Anlagen, jede Mühle hatte einen Generator. Es gibt auch Turbinen die Fische nicht zerhacken, z.B. die Archimedes- Schnecke. Der VDI hat vor ein paar Jahren von einer Anlage gesprochen die wird einfach nun die Strömung gehängt.
Das Problem sind nur die Fischer, denen geht es ausschließlich um den Fang, Ökologie ist nach meiner Einschätzung nur ein Deckmantel.

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Hallo Leo, ich habe mich gerade nochmal auf die Suche nach Quellen gemacht. Die Aussage mit dem Potential der Wasserkraft hat ich so mal gelesen. Hier mal ein Zitat von der Seite des Umweltbundesamtes:

„ Demnach werden gegenwärtig von dem bestehenden Potenzial etwa 80 Prozent (20,9 TWh Regelarbeitsvermögen) genutzt. Das zusätzlich erschließbare Potential beträgt etwa fünf TWh (4,63 – 5,22 TWh). Diese Berechnung berücksichtigt bereits technische, ökologische, infrastrukturelle und andere Belange. Dieser Leistungszuwachs von fünf TWh wäre in erster Linie durch die Optimierung und Modernisierung oder die Reaktivierung von Wasserkraftanlagen an bereits bestehenden Stauhaltungen möglich. Dabei entfallen mindestens 80 Prozent der technischen Zubaumöglichkeiten auf große Gewässer und große Wasserkraftanlagen. Das geringe zusätzliche Potenzial von 20 Prozent rührt aus der langen Tradition der Wasserkraftnutzung in Deutschland und zeigt, dass die vorhandenen Möglichkeiten im Wesentlichen genutzt und erschlossen wurden.“
[Nutzung von Flüssen: Wasserkraft | Umweltbundesamt]
Da sieht man aber auch, dass die Erzeugung von Elektrischer Energie durch Wasserkraft erstaunlich gering ist. Bei einem Verbrauch von circa 550 TWh elektrischer Energie sind 20 TWh nicht so viel. Naja jede TWh zählt :slight_smile:
Führt also kein Weg dran vorbei am Ausbau von weiteren regenerativen DZE.
Gruß David

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Ja das habe ich auch gelesen. Wenn ich es gerade richtig im Kopf überschlagen habe, dann sind 5 TWh ca 500.000 PV Aufdachanlagen. Außerdem möchte ich daran erinnern, dass ma in DE nicht mal weiß wer hier wohnt, war ja die Begründung warum man kein Klimageld zahlen kann :sweat_smile:. Wasserrechte sind zwar alle verbrieft, aber halt analog. Für mich ist die Forelle der neue Milan.

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