Rektorat - Bergische Universität Wuppertal

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Wasser ist Leben... und enerGie
Bereits seit Jahrtausen-
den nutzen Menschen
die Energie des Wassers.
Schöpfräder zum Heben von
Wasser wurden von den Griechen
schon im 3. Jahrhundert
v. Chr. entwickelt. Später
bauten die Römer dann erste
von großen Wasserrädern
angetriebene Mühlen – eine
Technik, die weiterentwickelt
wurde und bis in die vorindustrielle
Zeit beim Antrieb von
Mühlen, Säge- und Hammerwerken
zum Einsatz kam. Da
die Wasserkraft auch heute
noch eine nachhaltige und
zuverlässige Energiequelle
ist, beschäftigt sich das
Lehr- und Forschungsgebiet
für Wasserbau an der Bergischen
Universität Wuppertal
unter anderem auch mit der
Energieerzeugung und -speicherung
durch Wasserkraftanlagen.
regenreiche gebiete Mit
entsprechender topografie
sind für die WasserKrafterzeugungbesonders
geeignet.
Selbst wenn Deutschland im
Vergleich zu anderen Ländern
– abgesehen von den
Alpen und den Mittelgebirgen
– über relativ flache
Landschaften verfügt, ist das
Wasserkraftpotenzial nicht
zu unterschätzen. Sogar ein
vergleichsweise kleiner Fluss
wie die Ruhr birgt ein möglichesStromerzeugungspotenzial
von über 300 Millionen
Kilowattstunden (kWh) pro
Jahr. Für dieselbe Menge an
Strom, mit der etwa 100.000
Haushalte versorgt werden
können, müssten etwa 150
mittelgroße Windkraftanlagen
gebaut werden.
Es geht jedoch nicht um „entweder
... oder“. Das Potenzial
dieser regenerativen, CO2-armen
Technologie in Deutschland
kann zwar verbessert
werden, wird sich aber aufgrund
der topografischen und
der hydrologischen Gegebenheiten
sowie der dichten Besiedlung
nicht ins Unermessliche
steigern lassen. Es geht
vielmehr um eine wenig invasive
und sinnvolle Kombination
mit anderen erneuerbaren
Energien. Die Wasserkraft
leistet einen wichtigen Beitrag
zur Sicherung der Grundlast,
also der Last, die immer
benötigt wird. Gerade in diesem
Bereich weisen Photovoltaik
und Windkraft mit ihrem
fluktuierenden Potenzial
eine Lücke auf, die durch eine
beständige Grundlastsicherung
und Speicherung ausgeglichen
werden muss.
das prinzip ist bestechend
einfach, entscheidend
ist die Lageenergie.
Wenn das Wasser durch
Turbinen geleitet wird und
damit Generatoren angetrieben
werden, verwandelt sich
diese Lageenergie in Strom.
Die erzeugbare Energie hängt
vom Abfluss und der Fallhöhe
ab. Dadurch sind regenreiche
Regionen mit entsprechenden
Höhenunterschieden für
die Wasserkrafterzeugung
besonders geeignet. Das sind
vor allem die Alpenländer,
aber auch die Mittelgebirge
weisen ein hohes Potenzial
auf. Ein Kraftwerk am Hochrhein,
wie beispielsweise in
Rheinfelden, kann bei einer
Fallhöhe von 10 Metern und
einer Ausbauleistung von
rund 100 MW eine Energie
von 600 Millionen kWh im
Jahr erzeugen. So viel ver-
brauchen etwa 150.000 bis
200.000 Haushalte im gleichen
Zeitraum.
spannungsfeLd KLiMa-,
natur- und geWässerschutz
Auch wenn die Wasserkraft
als regenerative Energiequelle,
als nachhaltige und
CO2-arme Technologie sehr
geschätzt wird, sind mit dem
Bau von Wasserkraftanlagen
nicht unerhebliche Eingriffe
in die Natur verbunden.
Diese Erkenntnis ist zwar
nicht neu, hat aber dazu geführt,
dass in Deutschland
und in weiten Teilen Europas
die Wasserkraft beim Energiemix
nicht weiter verfolgt
wurde. Die Auswirkungen
anderer Energieerzeugungsquellen
auf Mensch, Klima
und Natur hingegen wurden
lange unterschätzt. Dies galt
besonders auch für alternati-
ve Energiequellen wie Geothermie,
Windkraft, Bio-Sprit
oder Photovoltaik. Vor allem,
wenn die Eingriffe und die
Nutzung räumlich oder zeitlich
weit auseinander liegen,
wird die Eingriffsintensität
unterschätzt, wie beispielsweise
bei der Gewinnung von
Bioethanol in Brasilien.
Heute überwiegt in Deutsch-
land die Einschätzung, dass
keine Technologie ohne Eingriffe
in die Landschaft und
Natur realisiert werden kann.
Allerdings gilt es, dabei das
richtige Maß zu finden und
das ist oft gar nicht so einfach,
denn der Umwelt- und
Klimaschutz ist global zu betrachten.
Mittlerweile werden
nicht nur die lokalen Auswirkungen
und Eingriffe bewertet,
sondern die gesamte Kette
einerTechnologie – von der
Gewinnung und dem Trans-
port der Rohstoffe über den
eigentlichen Betrieb bis zur
Nachsorge oder Wiederverwertung
– sprich der gesamte
„ökologische Rucksack“.
co2-neutraL, sicher
und regeneratiV
Vor diesem Hintergrund hat
die Wasserkraft eine durchaus
positive Bilanz vorzuweisen.
Die Wuppertaler Forscher
sind sich zwar sicher,
dass die Wasserkraft der Zukunft
vermeidbare Eingriffe,
wie sie in der Vergangenheit
hingenommen wurden, nicht
mehr benötigen wird, dennoch
gilt es beim Ausbau der
Wasserkraft mit Bedacht vorzugehen.
In erster Linie sollten
vor allem die bestehenden
Anlagen saniert, ausgebaut
und optimiert werden. Durch
die technische Verbesserung
von Anlagenteilen kann eine
Leistungssteigerung, bei
gleichzeitiger Verbesserung
der gewässerökologischen
Situation erreicht werden.
ein Weiterer VorteiL
der WasserKraft:
der stroM Kann gespeichert
Werden.
Zwar nicht vollständig, weil
das Hochpumpen des Wassers
mehr Strom verbraucht
als beim Herunterfließen erzeugt
wird, aber moderne
Werke erzielen hohe Wirkungsgrade
von rund 80 Prozent.
Die eingesetzte Technologie
ist umweltfreundlich,
effektiv und im Vergleich zu
anderen Technologien preiswert.
Allerdings benötigt die
Energiespeicherung in Pumpspeicheranlagen
relativ viel
Platz, und das stellt derzeit
eine zentrale Frage der Abwägung
dar: Wie viel Landschaft
kann oder will die Gesellschaft
hierfür bereitstellen?
Die Optionen zur Energiespeicherung
der Zukunft
sind noch nicht vollständig
bewertet. Neben der Erzeugung
von Biogas aus Mais,
Getreide und Raps sowie
einer aus Windkraft erzeugten
Wasserstoff-Methangas-
Technologie wird auch die
Pumpspeicherung diskutiert.
Allerdings werden derzeit
Pumpspeicher in Norwegen
und in den Alpen favorisiert.
Nach Einschätzung der Experten
von der Bergischen
Universität Wuppertal muss
der Strom nicht über weite
Entfernungen hinweg transportiert
werden. Sie versuchen,
das Potenzial von Wasserkraft
und Pumpspeichern
in Deutschland zu ermitteln
und schlagen eine Neubewertung
der Stromspeichertechnologie
vor.
FB D – Bauingenieurwesen
Wasserwirtschaft und
Wasserbau
Univ.-Prof. Dr.-Ing.
Andreas Schlenkhoff
T: +49 (0)202439-4234
E: schlenkh@uniwuppertal.de
k www.hydro.uniwuppertal.de
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