Strom aus Wasserkraft

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1 Strom aus Wasserkraft Stand /RMU-Zils

2 Inhaltsverzeichnis 1 Bedeutung der Wasserkraft Möglichkeiten der Wasserkraftnutzung Turbinen-Typen Kaplan-Turbine Francis-Turbine Wirkungsprinzip der Francis-Turbine Verschiedene Arten von Wasserkraftwerken Speicherkraftwerke Laufwasserkraftwerke Süwag Energie AG Pleidelsheim Altwied Willstätt Bammental Meckesheim Gesamt-Stromerzeugung der Süwag-Wasserkraftwerke Einzelbeispiele Öffentlich-rechtliche Auflagen (Auszug aus der VDEW Veröffentlichung vom 18. Februar 2004) Genehmigungsbescheide kürzen und vereinfachen Bewilligungsdauer erhöhen Wassernutzungsgebühr abschaffen Umfang der Wasserentnahme Sachfremde Messungen vergüten Ufersicherung Hochwasserschutz Entsorgung von Treibzeug Entschädigung der Fischerei Bestandsschutz gewähren Natur- und Landschaftsschutz Restwasservorgaben mit Augenmaß Angemessene Durchgängigkeit zu vertretbarem Aufwand Fischaufstieg wichtiger als Fischabstieg Schwallreduktion führt zu drastischen Betriebseinschränkungen EEG-Novelle Vergütung von Strom aus Wasserkraft Beispielhafte Wirtschaftlichkeitsrechnung _10_27-1 Strom aus Wasserkraft+Q.doc Seite 2 von 20

3 1 Bedeutung der Wasserkraft Die Wasserkraft ist weltweit die wichtigste erneuerbare Energiequelle. Auch in Deutschland spielt sie eine wichtige Rolle:- Sie ist zu 100 Prozent regenerativ und leistet damit einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz. Allein die in Deutschland durch die Nutzung der Wasserkraft eingesparten CO2-Emissionen belaufen sich durchschnittlich auf rund 14 Millionen Tonnen pro Jahr. Ohne Wasserkraft würde es schwieriger, die nationalen Klimaschutzziele zu erreichen und die Kyoto-Verpflichtungen zu erfüllen. - Wasserkraft passt, im Unterschied zu anderen erneuerbaren Energieträgern wie Wind oder Photovoltaik, aufgrund der Regelmäßigkeit und guten Prognostizierbarkeit ihrer Einspeisung sowie ihrer kontinuierlichen Verfügbarkeit (hohe Bereitstellungsdauer) hervorragend zum bestehenden Elektrizitätssystem. Sie verursacht keine systembedingten Zusatzkosten. - Sie vermindert als regenerativer heimischer Energieträger die Importabhängigkeit Deutschlands. - Die Wasserkraft stellt eine kostengünstige Form der kontinuierlich gesicherten Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien dar. Die Ziele der Förderung der erneuerbaren Energien können deshalb effizient durch die Förderung der Wasserkraft erreicht werden. - Die Nutzung der Wasserkraft und die lokalen Umweltschutzziele lassen sich in ausgewogener Weise in Übereinstimmung bringen. Vielfach sind im Zuge der Nutzung der Wasserkraft herausragende Naturschutzgebiete entstanden. - Fakten zur Wasserkraft in Deutschland - Stromerzeugung aus Wasserkraft 2003 ca. 26 TWh (26 Mrd. kwh) - Nach EEG geförderte Wasserkraft (kleiner 5 MW) über 5 TWh - Zahl der Wasserkraftwerke (Wasserräder) im Jahr 1850 ca Zahl der Wasserkraftwerke (Wasserturbinen) im Jahr davon ca. 100 große Wasserkraftwerke mit über 20 MW Leistung - Zusätzlich erzielbares Gesamtpotential (zu den 26 TWh) TWh - Zusätzliches Potential der kleinen u. mittleren Anlagen 7,5 8 TWh 05_10_27-1 Strom aus Wasserkraft+Q.doc Seite 3 von 20

4 2 Möglichkeiten der Wasserkraftnutzung. Um einen optimalen Wirkungsgrad zu erzielen, muss die Turbine den unterschiedlichen Fallhöhen und Wasserdurchflussmengen angepasst sein. Ein Speicherkraftwerk in den Alpen braucht demnach eine andere Turbine als ein Laufwasserkraftwerk an einem Fluss. Wasserturbinen werden mit Leistungen von etwa 10 Kilowatt bis hin zu tausend Megawatt ausgeführt. Die Turbinen der Großkraftwerke werden individuell konstruiert und angefertigt, bevor sie auf der Baustelle des Kraftwerkes endgültig zusammengebaut werden. Die Laufräder solcher Turbinen besitzen einen Durchmesser von bis zu 11m. Wasserturbinen lassen sich allerdings nicht beliebig verkleinern, da Kleinturbinen einen ähnlichen Aufwand zur Regelung haben wie Großturbinen und besonders empfindlich auf Wasserverschmutzungen reagieren. Eine Besonderheit der Wasserturbine ist die aufwendige Regelung ihrer Drehzahl bei dem immer leicht schwankenden Durchfluss des Wassers. Die ausgeführten Regler halten mit hydraulisch betätigten Stellorganen (Armaturen und Leitschaufeln) die Drehzahl konstant und sichern die Turbine außerdem gegen "Durchgehen", falls das Drehmoment an der Generatorwelle beispielsweise wegen eines Kurzschlusses abfallen sollte. Der Anteil der Investitionskosten von Turbine und Regler an den gesamten Kosten eines Wasserkraftwerkes sind erheblich. Sie betragen bei Kleinanlagen bis zu 50%, bei Großanlagen 10 bis 20%. Wasserturbinen zeichnen sich andererseits durch eine erhebliche Lebensdauer aus, in manchem Kraftwerk sind Maschinen seit dem Ende des ersten Weltkrieges im Einsatz. Sie zählen in diesem Falle zu den technischen Denkmälern, die immer noch in Betrieb stehen. Die technikgechichtlichen Vorgänger der Wasserturbinen waren Wasserräder mit senkrecht angeordneter Welle, die im 18. und 19. Jahrhundert in Gebrauch kamen. Der Name Turbine stammt von Claude Burdin (* 1790, 1873), der 1824 seine Erfindung so nannte hatte die französische "Societe d'encouragement" in Paris einen Preis von 6000 französische Franc auf die Herstellung von Turbinen ausgeschrieben. Die ersten Bewerbungen waren resultatlos, bis es erst 1833 dem französischen Ingenieur Benoit Fourneyron gelang, den Preis mit der nach ihm benannten Turbine zu erwerben, deren Theorie 1838 von Jean-Victor Poncelet ermittelt wurde. Die Fourneyron-Turbine stellt sich im Prinzip als vereinfachte Francis-Turbine dar, bei der die Leitschaufeln eine feste Stellung besitzen und das Wasser in umgekehrter Reihenfolge von innen auf das außen liegende Laufrad führen. Die Bauart eignete sich gut bei gleichmäßigen Wasserzuflüssen und setzte sich innerhalb weniger Jahre gegen unterschlächtige Wasserrad durch. Bei optimalen Wasserdurchsatz besaß die Turbine einen Wirkungsgrad von bis zu 85%, sie wird trotz ihres einfachen Aufbaues heute nicht mehr hergestellt. Die Fourneyron-Turbine wurde mehrfach verbessert durch den Deutschen Karl Anton Henschel, 1838 durch den Amerikaner Samuel B. Howd, der das Laufrad ins Innere des Leitwerks verlegte, sowie den Engländer James Thomson, der die verstellbaren Leitschaufeln und die gekrümmten Laufradschaufeln entwickelte. 05_10_27-1 Strom aus Wasserkraft+Q.doc Seite 4 von 20

5 3 Turbinen-Typen Nach dem Schluckvolumen und der zur Verfügung stehenden Fallhöhe unterscheidet man: Kaplan-Turbine mit großen Volumenstrom und geringer Fallhöhe, Einsatz im Flusskraftwerk Francis-Turbine mit mittlerem Volumenstrom und Fallhöhe, universell einsetzbar Pelton-Turbine mit geringen Volumenstrom und großen Fallhöhen, Einsatz im Mittel- und Hochgebirge in Speicherkraftwerken Weiterhin unterscheidet man nach der Umsetzung von potentieller und kinetischer Energie. Der Druck des Wassers ist beim Eintritt am höchsten und nimmt bis zum Austritt stetig ab. Es wird daher potentielle- und kinetische Energie auf das Laufrad übertragen. Dies gilt für die Francis-Turbine und die Kaplan-Turbine. 05_10_27-1 Strom aus Wasserkraft+Q.doc Seite 5 von 20

6 3.1 Kaplan-Turbine Laufrad einer Kaplan-Turbine im Kraftwerk Walchensee Die Kaplan-Turbine ist eine Wasserturbine, um genau zu sein eine Axialmaschine, mit verstellbarem Laufrad und wird in Wasserkraftwerken verwendet. Sie wurde vom österreichischen Professor Viktor Kaplan im Jahre 1913 aus der Francis-Turbine weiterentwickelt. Das Laufrad gleicht bei der Kaplan-Turbine einem Schiffspropeller, dessen Flügel verstellbar sind. Turbinen ohne diese Flügelverstellung werden als Propellerturbinen bezeichnet. Allerdings sollte für den Einsatz einer Propellerturbine eine relativ konstante Wassermenge zur Verfügung stehen, da der Wirkungsgrad im Teillastbereich schnell abfällt. Das Wasser wird durch eine Spirale in Drall versetzt und das Leitwerk, auch als Leitschaufeln bezeichnet, sorgt dafür, dass das Wasser parallel zur Welle auf die Schaufeln trifft und dabei die Energie überträgt. Der Wasserdruck nimmt vom Eintritt in das Laufrad bis zum Austritt stetig ab. Die Kaplan-Turbine ist daher eine Überdruckturbine. Durch das Saugrohr verlässt das Wasser die Turbine. Der Einbau erfolgt meistens vertikal, so dass das Wasser von oben nach unten durchströmt. Sie erreicht einen Wirkungsgrad von %. Durch die verstellbaren Laufradschaufeln kann die Kaplanturbine reguliert werden. Dadurch kann sie besser auf die jeweilige Wassermenge und Fallhöhe eingestellt werden. Sie ist bestens geeignet für den Einsatz bei geringen Wasserdrücken (also niedere bis niederste Fallhöhen) und großen Durchflussmengen. Die Kaplan-Turbine ist damit prädestiniert für große Flusskraftwerke an ruhig fließenden Großgewässern. Aus der Kaplan-Turbine wurde die Rohrturbine entwickelt, die horizontal eingebaut werden kann und somit platzsparender unterzubringen ist. Der Generator befindet sich in einem wasserdichten Gehäuse, am verlängerten Ende der Turbinenwelle. Des Weiteren sind diese Kaplan-Rohrturbinen weiterentwickelt worden zu so genannten STRAFLO-Turbinen (von engl. straight flow, geradeaus fließen). 05_10_27-1 Strom aus Wasserkraft+Q.doc Seite 6 von 20

7 3.2 Francis-Turbine Francis-Turbine Die Francis-Turbine ist eine im Jahre 1849 in USA von dem Ingenieur James B. Francis verbesserte Wasserturbine. 3.3 Wirkungsprinzip der Francis-Turbine Leitwerk für minimale Leistung eingestellt Leitwerk für maximale Leistung eingestellt Bei der Francis-Turbine wird das Wasser durch ein feststehendes "Leitrad" mit verstellbaren Schaufeln auf die gegenläufig gekrümmten Schaufeln des Laufrads gelenkt. Am Laufradeintritt ist der Druck höher als am Laufradaustritt. Die Francis-Turbine ist daher eine Überdruckturbine. Das Wasser gelangt durch ein schneckenförmiges Rohr, die Spirale, in die Turbine. Die Schaufeln des Leitrades können verstellt werden, um die Leistung der Turbine zu regulieren, also an den zur Verfügung stehenden Wasserdruck anzupassen. Durch ein Saugrohr an der Verlängerung der Turbinenachse wird das Wasser abgeleitet. 05_10_27-1 Strom aus Wasserkraft+Q.doc Seite 7 von 20

8 4 Verschiedene Arten von Wasserkraftwerken 4.1 Speicherkraftwerke Speicherkraftwerke sind neben dem Einsatz im Grundlastbereich vor allem für die Stromerzeugung im Spitzenlastbereich geeignet. Das nötige Wasser steht in Speicherseen bereit. Sind sie als Talsperren konzipiert, dienen sie häufig zusätzlich der Trinkwasserversorgung oder Bewässerung. Das eigentliche Kraftwerk, das in der Regel mit Kaplan- oder Francis-Turbinen ausgestattet ist, befindet sich meist am Fuß der Staumauer. Üblich sind außerdem Bergspeicher, die ebenfalls künstlich aufgestaut oder aber natürlichen Ursprungs sind. Bei Bergspeichern wird das Wasser über Druckrohre oft weit hinab ins Tal zum Maschinenhaus geleitet. Unter günstigen Verhältnissen kann man für solche Hochdruck- Wasserkraftwerke auf große Stauwerke mit all ihren ökologischen Implikationen verzichten. Bei Fallhöhen von oft tausend Metern und mehr werden meist Pelton-Turbinen für die Energieumwandlung eingesetzt. Querschnitt eines Wasserkraftwerkes Wasser, das aus Ablassstellen im Staudamm durch eine Rohrleitung ins Kraftwerk geleitet wird, treibt eine Wasserturbine an. Über einen Generator wird die potentielle und kinetische Energie des Wassers in Strom umgewandelt. Der Transformator ändert die Spannungshöhe, bevor der gewonnene Strom über Leitungen das Kraftwerk verlässt. Eine Sonderform sind die Pumpspeicherkraftwerke mit hoch gelegenen Speicherbecken, in die während verbrauchsarmer Zeiten mit Überschussstrom Wasser gepumpt wird. Bei Bedarfsspitzen kann man damit Strom erzeugen. Je nach Fallhöhe kommen Pelton- oder Francis-Turbinen zum Einsatz. Francis-Turbinen dienen im Füllbetrieb auch als Pumpen. Streng genommen liefern Pumpspeicherkraftwerke keine erneuerbare Energie, da man hier bereits erzeugte elektrische Energie als Lageenergie des Wassers speichert. Anders sieht es aus, wenn Strom aus regenerativen Quellen die Pumpen treibt, also ein Wasserspeicher im Verbund mit Windkraft- oder Photovoltaikanlagen arbeitet. 05_10_27-1 Strom aus Wasserkraft+Q.doc Seite 8 von 20

9 4.2 Laufwasserkraftwerke In Deutschland entfällt der größte Teil der Stromerzeugung aus Wasserkraft auf die 585 Laufwasserkraftwerke der öffentlichen Stromversorger, die über eine installierte Leistung von etwa Megawatt verfügen. Laufwasserkraftwerke wandeln die Kraft des fließenden Wassers von Flüssen in elektrische Energie um. Sie haben einen sehr hohen Wirkungsgrad. Etwa 94 % der zugeführten Energie kann in elektrische Energie umgewandelt werden. Mittels einer Wehranlage wird der Fluss um mehrere Meter aufgestaut, um eine größere Fallhöhe zu erreichen. Größere Kraftwerke haben Wehranlagen mit mehreren Wehrfeldern. Die Wehrverschlüsse sind hydraulisch gesteuert und ermöglichen eine dosierte Ableitung der Wassermassen. Das Wasser strömt durch Kaplan-Turbinen im Maschinenhaus, die jeweils einen Generator zur Stromerzeugung antreiben. Die Stromerzeugung ist vom momentanen Zufluss und der Fallhöhe abhängig. Bei Hochwasser sinkt die Fallhöhe, da der Wasserspiegel auch unterwasserseitig ansteigt. Leider sind der Bedarf an elektrischer Energie und die Wasserführung der Flüsse gegenläufig, das heißt, im Winter, in der Zeit des höchsten Energiebedarfs, ist die Wasserführung meist geringer als im Sommer. Bei Laufwasserkraftwerken ist eine Steuerung des Wasserdurchflusses in Abhängigkeit des Elektrizitätsbedarfs meist nicht üblich. Sie werden in der Regel rund um die Uhr betrieben und geben ihren Strom zur Deckung der Grundlast ins Netz der öffentlichen Stromversorgung. Bei vielen Kraftwerken besteht aber die Möglichkeit, in Zeiten geringeren Strombedarfs eine zusätzliche Wassermenge aufzustauen, die bei Spitzenbedarf an die Turbinen abgegeben werden kann und somit eine Stromreserve darstellt. Die größten Laufwasserkraftwerke in Deutschland liegen an Rhein, Donau, Iller, Lech, Isar, Inn und Mosel. Sie erreichen Leistungen bis zu 85 Megawatt beziehungsweise, wenn man ausländische Kapazitäten mit berücksichtigt, bis zu 130 Megawatt bei den Grenzkraftwerken an Rhein und Donau. Im Vergleich dazu hat ein großer Kohleblock eine Leistung von 700 Megawatt. Alle deutschen Laufwasserkraftwerke zusammen erbringen also knapp die Leistung von vier großen Kohleblöcken. Größere Wasserkraftwerke befinden sich ferner an Main, Neckar, Saar, Ruhr und Weser. In schiffbaren Flüssen kommen für die Überbrückung der Staustufen Schleusenanlagen zum Einsatz. 05_10_27-1 Strom aus Wasserkraft+Q.doc Seite 9 von 20

10 5 Süwag Energie AG Die Süwag Energie AG besitzt insgesamt 16 Laufwasserkraftwerke in ihrem Netzgebiet. Von der Quelle auf dem Ederkopf bis zur Mündung in den Rhein bei Lahnstein, windet sich die Lahn mit 242 Kilometern Länge durch eine der zauberhaftesten Landschaften mit Mittelgebirgscharakter. Misst man die Luftlinie, so kommt die Lahn lediglich auf eine Länge von 80 Kilometern. Erstmals urkundlich erwähnt ist die Lahnschifffahrt Nach Gründung des Herzogtums Nassau wurde 1810 die Lahn für kleine Schiffe zur Wasserstraße ausgebaut. Zahlreiche Staustufen mit Schleusenanlagen dienten in erster Linie der Frachtschifffahrt, die seit 1981 endgültig zum Erliegen gekommen ist. Heute wird auf der Lahn ausschließlich Sportschifffahrt betrieben. Die Möglichkeit, die durch Staustufen künstlich erzeugte Fallhöhe des Wassers zur Stromerzeugung zu nutzen, wurde an der unteren Lahn erstmals 1899 durch den Bau des Wasserkraftwerks Fachbach in die Tat umgesetzt. Die Süwag Energie betreibt an der unteren Lahn acht Laufwasserkraftwerke mit einer Leistung von rund 13 Megawatt (MW). Die mittlere Jahresstromerzeugung beläuft sich auf rund 65 Millionen Kilowattstunden. 5.1 Pleidelsheim Am 14. Dezember 1909 gründete Konsul Schwarz das Elektrizitätswerk Beihingen-Pleidelsheim AG. Im Jahre 1912 wurde der Beschluss gefasst, dass das Elektrizitätswerk Beihingen- Pleidelsheim eine Wasserkraftanlage in Pleidelsheim am Neckar baut 05_10_27-1 Strom aus Wasserkraft+Q.doc Seite 10 von 20

11 und betreibt. Am 9. Februar 1915 erfolgte die Inbetriebnahme durch König Wilhelm II von Württemberg. Mittlerweile war aus dem Elektrizitätswerk Beihingen-Pleidelsheim die Kraftwerk Altwürttemberg Aktiengesellschaft geworden. Seit Juni 2001 gehört die ehemalige KAWAG zur Süwag Energie AG. Das Laufwasserkraftwerk Pleidelsheim wurde seit der Inbetriebnahme 1915 mehrmals umgebaut und hat heute eine Leistung von 4400 kw. Die mittlere Jahresstromerzeugung beläuft sich auf rund 30 Millionen Kilowattstunden. 5.2 Altwied Im Jahre 1907 wurde zwischen der Fürstlich Wied'schen Rentkammer zu Neuwied und der Firma Friedrich Boesner zu Augustenthal ein Vertrag abgeschlossen, der es der Firma Boesner ermöglichte, den Bau einer Wasserkraftanlage bei den zuständigen Behörden zu beantragen. Im Jahre 1910 erteilte der Kreisausschuss Neuwied die Genehmigung zum Bau einer Stauanlage und eines Maschinenhauses. Noch im selben Jahr wurde mit dem Bau begonnen und 1912 wurde die Anlage in Betrieb genommen. Danach wurde sie noch mehrmals erweitert und lieferte über 60 Jahre den Strom für den Eigenbedarf der Firma Boesner. Die Überschussenergie wurde in das Netz der ehemaligen Kraftversorgung Rhein-Wied AG eingespeist. Am 30. Dezember 1981 erwarb die ehemalige Kraftversorgung Rhein-Wied AG die Wasserkraftanlage Altwied von der Firma Boesner und sanierte sie. Die Wiederinbetriebnahme erfolgte dann am 24. November Seit der Fusion der Kraftversorgung Rhein-Wied im Juni 2001 mit drei weiteren regionalen Energieversorgern zur Süwag Energie AG ist das neue Unternehmen Besitzer und Betreiber des Laufwasserkraftwerks Altwied. Es hat eine Leistung von rund 1000 kw, die mittlere Jahresstromerzeugung beträgt rund drei Millionen Kilowattstunden. 5.3 Willstätt Der heutigen Standort der Wasserkraftanlage Willstätt wurde erstmals 1845 als Mühle erwähnt. Mehrfach wechselte sie den Besitzer bis sie im Jahr 1900 von der Willstätter Mühlenwerk AG übernommen wurde. Diese beantragte auch den Bau einer Turbinenanlage, die das Bezirksamt Kehl am 15. Oktober 1901 genehmigte. Bis 1990 wurde die Wasserkraftanlage mehrmals aus- und umgebaut und wird seit der Fusion des Überlandwerks Achern mit drei weiteren regionalen Energieversorgern zur Süwag Energie AG von diesem neuen Unternehmen betrieben. Die Wasserkraftanlage Willstätt nutzt die Energie des Wassers des Gieselbachs, hat eine Leistung von 560 kw, die mittlere Jahresstromerzeugung beträgt 2,5 Millionen Kilowattstunden. Die Süwag Energie nutzt auch die Energie des Wassers der Rench und betreibt dort die Wasserkraftanlagen Oppenau und Steinenbach sowie die Energie des Wassers der Maisach und betreibt in Oppenau-Maisach die Wasserkraftanlage Maisach. Alle vier Wasserkraftanlagen zusammen erzeugen im Jahr rund 3,7 Mio. Kilowattstunden Strom. Damit können rein rechnerisch etwa 1230 Haushalte versorgt werden. 05_10_27-1 Strom aus Wasserkraft+Q.doc Seite 11 von 20

12 5.4 Bammental Im Jahre 1900 erwarb das spätere E-Werk Elsenztal die Rechte an der Nutzung der Wasserkraft der Elsenz durch die Beck'schen Mühlen. Im November 1901 genehmigte das Großherzogliche Bezirksamt den Bau einer neuen Wasserkraftanlage anstelle der beiden Beck'schen Mühlen. Um das Jahr 1920 erwarb die Elektrizitätswerk Bammental GmbH auch die Liegenschaft der abgebrannten Hefftschen Mühle und errichtete dort 1923 ebenfalls eine Wasserkraftanlage. Nach der Fusion des ehemaligen E-Werks Elsenztal mit drei weiteren regionalen Energieversorgern im Juni 2001 zur Süwag Energie AG gehören dieses Wasserkraftanlagen dem neuen Unternehmen. Werk I (ehemalige Beck'schen Mühlen) ist an ein Unternehmen aus der Region verpachtet, Werk II (ehemalige Hefftschen Mühlen) wird von der Süwag Energie selbst betrieben. Es hat eine Leistung von 44 kw, die mittlere Jahresstromerzeugung beträgt rund kwh. 5.5 Meckesheim 1908 erwarb das spätere E-Werk Elsenztal in Meckesheim eine Mühle und baute noch im selben Jahr dort eine Turbine ein wurde das Kraftwerk um eine zweite Turbine ergänzt. Insgesamt hat das Wasserkraftwerk Meckesheim heute eine Leistung von 110 kw, die mittlere Jahresstromerzeugung beträgt rund kwh. Seit der Fusion des E-Werks Elsenztal mit drei weiteren regionalen Energieversorgern im Juni 2001 zur Süwag Energie AG gehört es dem neuen Unternehmen und wird auch von ihm betrieben. 5.6 Gesamt-Stromerzeugung der Süwag-Wasserkraftwerke Kalenderjahr Stromerzeugung kwh kwh 2005 (bis September) kwh 5.7 Einzelbeispiele Wasserkraftwerk Leistung Stromerzeugung Lahn = 8 Stk. WKW kw kwh Altwied kw kwh Pleidelsheim kw kwh Bammental 80 und 44 kw und kwh Meckesheim 110 kw kwh Willstätt, Oppenau, Steinenbach und Maisach 820 kw kwh 05_10_27-1 Strom aus Wasserkraft+Q.doc Seite 12 von 20

13 6 Öffentlich-rechtliche Auflagen (Auszug aus der VDEW Veröffentlichung vom 18. Februar 2004) Öffentlich-rechtliche Belastungen der Wasserkraft ergeben sich aus den Genehmigungsbescheiden, die neben der Bewilligung eine Vielzahl von Auflagen und Bedingungen enthalten. Vor der Liberalisierung flossen die Kosten der Auflagen in den Strompreis ein. Daher waren sie für den Wasserkraftbetreiber aus wirtschaftlicher Sicht verkraftbar, da er im Allgemeinen die Kosten über den Strompreis ausgleichen konnte. Aus diesem Grunde wurden die Genehmigungsbescheide in immer stärkerem Maße mit Auflagen belegt, die der Wasserkraftbetreiber über den Strompreis an die Strombezieher weitergeben konnte. Mit der Liberalisierung des Strommarktes ist diese Vorgehensweise nicht mehr tragfähig, da die Kosten der Auflagen die Stromproduktionskosten negativ beeinflussen und die Wirtschaftlichkeit der Anlagen in vielen Fällen nicht mehr gewährleistet ist. 6.1 Genehmigungsbescheide kürzen und vereinfachen Die Genehmigungsverfahren haben inzwischen einen erheblichen Umfang angenommen und sind damit entsprechend kostenintensiv. Vergleicht man einen jüngeren Genehmigungsbescheid mit einem früheren, so zeigt sich, dass die Bewilligung einschließlich der Planunterlagen außerordentlich umfangreich geworden ist. Sie führt weiterhin dazu, dass die Wasserkraftanlage bis in alle Einzelheiten festgelegt wird. Gerade im Sinne einer Verwaltungsvereinfachung erscheint eine Beschränkung der Bescheide zweckmäßig. Es ist sinnvoll, den Bescheid auf die Bewilligung zu beschränken und die Ausfüllung des Bescheidrahmens den Wasserkraftbetreibern zu überlassen. Der Heimfall eines Kraftwerks bedeutet, dass der Betreiber des Kraftwerks beim Konzessionsende die Anlage im Wesentlichen unentgeltlich an den Staat übertragen muss. Zusätzlich geht auch das Recht auf Nutzung der Wasserkraft, (das Konzessionsrecht) auf den Staat über. Um dies zu verhindern, muss der ursprüngliche Unternehmer bei Antrag auf eine neue Bewilligung zum Teil den Heimfall finanziell ablösen. Dieser Umstand führt zu finanziellen Zusatzbelastungen, die im Wettbewerbsmarkt nicht mehr verkraftbar sind. Dazu kommt, dass bei Erteilung einer neuen befristeten Genehmigung die Rechts- / Vermögenssituation des Staates nicht verschlechtert wird. Die Regelung ist daher auch nicht sachgerecht. Von einer finanziellen Ablösung des Heimfalls ist folglich abzusehen. 6.2 Bewilligungsdauer erhöhen Nach einer früher üblichen, sehr langfristigen teilweise sogar unbefristeten Bewilligungsdauer ist nunmehr die Bewilligungsdauer gemäß dem Wasserhaushaltsgesetz ( 8 Abs. 5 WHG) in der Regel auf 30 Jahre beschränkt. Die Frist ist für einen wirtschaftlichen Betrieb angesichts der hohen Investitionen eindeutig zu kurz. Der Vergleich mit Österreich und der Schweiz zeigt, dass dort die Bewilligungsfristen bei bis zu 99 Jahren liegen. Der Hintergrund der Verkürzung der Fristen ist die Sorge des Staates, durch die Bewilligung die öffentliche Gewalt zu lang auszuklammern. Diese Ängste sind freilich unberechtigt, denn im Notfall kann der Staat immer eingreifen. Auch die zivilrechtliche Erbpacht hat nach wie vor Fristen von 99 Jahren. Im Sinne der Planungssicherheit aber auch, um die wirtschaftliche Situation der Wasserkraft zu verbessern, sollte daher das Wasserhaushaltsgesetz in dem Sinne angepasst werden, längere Fristen zu gewähren. 6.3 Wassernutzungsgebühr abschaffen Der Wasserkraftbetreiber hat in einigen Bundesländern bei bestimmten Wasserkraftanlagen eine Wassernutzungsgebühr zu bezahlen. Diese belastet in der Regel nur die großen Wasserkraftanlagen, während sie bei kleineren Anlagen zum Teil entfällt. Die großen Wasserkraftanlagen sind die einzigen regenerativen Energieerzeuger, die mit einer derartigen Gebühr belastet werden. Diese Gebühr muss daher entfallen. 05_10_27-1 Strom aus Wasserkraft+Q.doc Seite 13 von 20

14 6.4 Umfang der Wasserentnahme Oft enthalten Bewilligungen Rechte zur entschädigungsfreien Entnahme von Wasser aus der Stauhaltung. Im Laufe der Bewilligungsfrist verdoppelt oder verdreifacht sich diese Menge. Auch wenn es im Sinne des Gemeinwohls liegt, der Wasserbehörde eine Wassermenge für bestimmte Aufgaben vorzubehalten, ist die Vervielfachung dieser Menge eine faktische Einengung der Bewilligung, die zu wirtschaftlichen Nachteilen (Erzeugungsverlust) führt. 6.5 Sachfremde Messungen vergüten In allen neueren Bescheiden wird dem Unternehmen eine Vielzahl von Maßnahmen der allgemeinen Gewässerkunde und von Beobachtungen auferlegt. Die öffentliche Hand wälzt hier ohne sachliche Begründung Aufgaben an die Wasserkraftbetreiber ab. Im Rahmen der freien Marktwirtschaft ist der Unternehmer hierdurch überfordert. So selbstverständlich es ist, dass der Betreiber eigene Messungen durchführt um sicherzustellen, dass er die genutzten Gewässer nicht schädigt, so selbstverständlich sollte es sein, dass ihm keine sachfremden Aufgaben aufgebürdet werden. Falls nach wie vor solcherlei Dienstleistungen für die öffentliche Hand gewünscht sind, sind diese zukünftig zu bezahlen. 6.6 Ufersicherung Wasserkraftbetreiber werden zum Teil verpflichtet, im Einflussbereich der Staustufe auf eigene Kosten und nach genauen Vorgaben durch die Behörden die Ufer des Flusses in dauerhafter Weise zu sichern und vorhandene Uferschutzbauten zu erhöhen und zu verstärken. Dies gilt zum Teil sogar auch für nicht beeinflusste Strecken wie etwa Seitengewässer. In der Vergangenheit wurde diese Auflage sehr weit gefasst. Zukünftig sollte diese Auflage auf den nachweislich nachteilig beeinflussten Bereich begrenzt werden. 6.7 Hochwasserschutz Die Wasserkraftbetreiber leisten einen wesentlichen Beitrag für den Hochwasserschutz. Die öffentliche Hand kann jedoch ihre Verpflichtung zum Hochwasserschutz nicht auf die Wasserkraftunternehmen abwälzen. Die Wasserkraftunternehmen dürfen daher mit Aufwendungen für den Hochwasserschutz nur insoweit belastet werden, als sie ausbaubedingt die Situation vor Ort verändert haben. 6.8 Entsorgung von Treibzeug Die Wasserkraftbetreiber entfernen große Mengen von Treibzeug aus den Flüssen und haben dieses entsprechend den Wasserrechtsbescheiden auf eigene Kosten zu entsorgen. Damit werden öffentliche Aufgaben auf die Wasserkraftbetreiber abgewälzt. In anderen Bereichen, wie beispielsweise bei der Forstwirtschaft, sind entsprechende Ausgleichszahlungen üblich. Die Entsorgung des vom Wasserkraftbetreiber geborgenen Treibzeuges sollte daher auf Kosten der öffentlichen Hand zu erfolgen, da die Reinigung von Gewässern keine Aufgabe der Wasserkraftbetreiber ist. 6.9 Entschädigung der Fischerei Die Wasserkraftbetreiber haben zum Teil den Ausgleich für die staubedingte Minderung der natürlichen Vermehrung der Fische durch Zahlung eines jährlichen Fischeinsatzes zu leisten. Die Festlegung von Art und Menge erfolgt für Zeitabschnitte durch die bescheidgebende Behörde nach Anhörung des Fachberaters für das Fischereiwesen. Zu prüfen ist, ob nach langjährigem Betrieb einer Wasserkraftanlage ein unmittelbarer kausaler Schaden hinsichtlich der Fischerei noch besteht. Die Wasserkraftanlage ist ein Teil des Gewässers geworden. der Fischbestand hat sich hierauf eingestellt. Es ist bekannt, dass z.b. im Unterwasser von Wasserkraftanlagen beliebte Angelplätze entstanden sind. Die Auflage des Fischeinsatzes sollte nach einer gewissen Betriebszeit der Wasserkraftanlage eingeschränkt werden oder ganz wegfallen, da ein adäquater Ursachenzusammenhang mit dem ursprünglichen Schaden der Fischerei teilweise oder ganz entfallen ist. 05_10_27-1 Strom aus Wasserkraft+Q.doc Seite 14 von 20

15 6.10 Bestandsschutz gewähren Zum Teil werden Genehmigungsbescheide nur unter dem Vorbehalt für weitere Auflagen erteilt. Damit wird der Genehmigungsbescheid zu Lasten des Betreibers im Wesentlichen offen gehalten. Dies bedeutet eine eindeutige Belastung des Betreibers, da er immer damit rechnen muss, dass ihn weitere Anordnungen und weitere Auflagen betreffen können. Der Vorbehalt weiterer Auflagen darf nicht zu zusätzlichen Kostenbelastungen und nicht zu einem unkalkulierbaren wirtschaftlichen Risiko führen Natur- und Landschaftsschutz Wasserkraftwerke haben positive Auswirkungen auf Natur und Umwelt. Sie tragen nicht nur erheblich zur Minderung des CO2-Ausstoßes bei, sondern haben wertvolle Landschafts- und Naturschutzgebiete in den Stauräumen entstehen lassen. Der Natur- und Landschaftsschutz darf die Funktion der Wasserkraftanlagen nicht so einschränken, dass eine wirtschaftliche und technische Bewegungsmöglichkeit nicht mehr gegeben ist. Daher müssen notwendige wirtschaftliche und technische Änderungen und Anpassungen der Anlagen, die über den Unterhalt hinausgehen, ohne umfangreiche und kostenaufwändige Verwaltungsverfahren möglich bleiben Restwasservorgaben mit Augenmaß Bei Ausleitungskraftwerken und Bachbeileitungen werden von der zuständigen Behörde genaue Auflagen gemacht, welche Restwassermengen durch den Hauptfluss zu leiten sind und somit für eine Stromproduktion nicht mehr zur Verfügung stehen. Unbestritten ist die Notwendigkeit von Restwassermengen, um die biologische Vielfalt in den Flüssen zu erhalten. Unterschiedliche Vorstellungen bestehen jedoch hinsichtlich der angemessenen Höhe der Restwassermengen. Hierzu werden zurzeit teilweise sehr hohe Restwassermengen diskutiert. Hohe Restwasserforderungen können jedoch die Wirtschaftlichkeit einzelner Anlagen in Frage stellen. Eine generell hohe Restwasserforderung, z.b. gemäß den LAWA-Empfehlungen, würde für die betroffenen Kraftwerke Energieverluste von rund zehn Prozent bedeuten, bei einzelnen Anlagen sogar bis zu 30 Prozent. Bei Kleinwasserkraftanlagen liegen die Verluste meist noch wesentlich höher; die Anlagen wären in ihrem wirtschaftlichen Bestand gefährdet. Daher sind Restwassermengen unter Berücksichtigung der jeweiligen, auch wirtschaftlichen Rahmenbedingungen nach ökologischen und ökonomischen Anforderungen jeweils individuell festzulegen. Hierzu sind Kosten/Nutzen-Analysen anzufertigen, um Aufschluss über die positiven (Umwelt-) Effekte sowie die negativen Effekte (z.b. geringere Stromerzeugung) zu erhalten Angemessene Durchgängigkeit zu vertretbarem Aufwand Gewässerdurchgängigkeit bedeutet im Wesentlichen die ungestörte Migration aquatischer Organismen und den Transport von Sedimenten. Damit sind sowohl Fische als auch Geschwemmsel gemeint. Lineare Durchgängigkeit bedeutet dabei, dass ein ungehindertes Passieren der Wasserkraftanlage in beide Richtungen (flussauf- und flussabwärts) möglich sein soll. Während bei neuen Anlagen sowie bei Totalerneuerungen Fischaufstiegsanlagen ohnehin vorgesehen werden, ist es bei bestehenden Anlagen zumeist unverhältnismäßig teuer, nachträgliche Anpassungen vorzunehmen. Daher sollte generell bei bestehenden Anlagen auf ein Nachrüsten verzichtet werden. Durchgängigkeit sollte zudem nur dort angestrebt werden, wo tatsächlich ökologisch signifikante Verbesserungen zu erwarten sind Fischaufstieg wichtiger als Fischabstieg Technisch kann Durchgängigkeit unter anderem durch Fischaufstiegs- und Fischabstiegsanlagen gewährleistet werden. Insbesondere beim Fischabstieg existieren zur Zeit allerdings noch keine Anlagen, die für alle Populationen gleichermaßen funktionieren. Für die Fische sind zudem Fischaufstiege wichtiger als Abstiege: Während die Fische zum Laichen 05_10_27-1 Strom aus Wasserkraft+Q.doc Seite 15 von 20

16 stromaufwärts ziehen und dabei auch Wasserkraftanlagen rasch überwinden müssen, sind im Zuge der Abwärtsbewegung Verzögerungen (z.b. durch eine Niedrigwasser-Phase, die einen Abstieg über das Wehr verhindert), für die Fische nicht schädlich Schwallreduktion führt zu drastischen Betriebseinschränkungen Schwallreduktion bedeutet, dass der durch den Kraftwerkseinsatz verursachte Anstieg des Abflusses in einem Gewässer ein festgelegtes Verhältnis (Basisabfluss zu Spitzenabfluss) innerhalb von 24 Stunden nicht überschreiten darf. Dadurch ist andererseits durch einen betrieblich erforderlichen Spitzenabfluss der minimale Basisabfluss festgelegt. Von einer Schwallreduktion wären sowohl Laufwasserketten wie Speicher- und Pumpspeicherkraftwerke stark betroffen. Die Folge wären drastische Betriebseinschränkungen, die je nach Forderung die Spitzenstromerzeugung nur mehr in einem sehr begrenzten Umfang möglich machen. Die heute vorwiegend für die Energiespeicherung und für die Netzregelung eingesetzten Kraftwerke müssten dann nach wasserwirtschaftlichen und nicht nach energiewirtschaftlichen Gesichtspunkten gefahren werden. Andere erneuerbare Energien wie Photovoltaik oder vor allem Windenergie und auch der zunehmende Anteil kleiner dezentraler Erzeugungsanlagen erfordern aber zwingend entsprechende Systemdienstleistungen der Speicher- und Pumpspeicherwerke (z.b. Reservevorhaltung, Netzregelung). Müssen solche Funktionen der Wasserkraft durch Vorgaben des Wasserrechts entfallen, ist nicht nur die Wasserkraft selbst in ihrem Bestand gefährdet. Auch der Erhalt des vorhandenen Anteils der regenerativen und dezentralen Stromerzeugung und vor allem der vorgesehene weitere Ausbau solcher Anlagen, vor allem der Windenergie, würden deutlich erschwert werden. Daher sind Ausnahmeregelungen dort, wo die Wirtschaftlichkeit und Funktion der Wasserkraftanlagen generell in Frage gestellt werden, vorzusehen. Eine Kosten/Nutzen- Analyse muss als Voraussetzung für eine entsprechende Auflage zwingend durchgeführt werden. 05_10_27-1 Strom aus Wasserkraft+Q.doc Seite 16 von 20

17 7 EEG-Novelle Vergütung von Strom aus Wasserkraft Für die fachliche und rechtliche Beurteilung von Wasserkraftanlagen sind die europa-, bundesund landesrechtlichen Vorschriften zu berücksichtigen. Die EU hat eine Vielzahl von Vorschriften, insbesondere Richtlinien, im Umweltbereich erlassen, von denen einige auch die Errichtung und den Betrieb von Wasserkraftanlagen betreffen. Es handelt sich dabei um energiepolitische (Richtlinie 2001/77/ EG zur Förderung der Stromerzeugung aus Erneuerbaren Energiequellen), übergreifende (Richtlinie 2003/35/EG über die Umweltverträglichkeitsprüfung bei bestimmten öffentlichen und privaten Projekten UVP-Richtlinie), naturschutzrechtliche (Richtlinie 92/43/ EWG zur Erhaltung der natürlichen Lebensräume sowie der wild lebenden Tiere und Pflanzen FFH-Richtlinie, Richtlinie 79/409//EWG über die Erhaltung der wild lebenden Vogelarten EG-Vogelschutzrichtlinie) und wasserrechtliche (Richtlinie 2000/60/EG zur Schaffung eines Ordnungsrahmens für Maßnahmen der Gemeinschaft im Bereich der Wasserpolitik WRRL) Regelungen. Des Weiteren sind die bundesrechtlichen Regelungen im Gesetz über die Umweltverträglichkeitsprüfung (UVPG), im Wasserhaushaltsgesetz (WHG) und im Bundesnaturschutzgesetz (BNatSchG) sowie die einschlägigen und detaillierten rechtlichen Regelungen der Länder (siehe Literaturverzeichnis) für die Beurteilung von Wasserkraftanlagen relevant. Das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) regelt die Vergütung von Strom aus regenerativen Energien wie Wasserkraft, Windkraft, solare Strahlungsenergie, Geothermie und Biomasse. In Bezug auf den Energieträger Wasser wird die originäre, regenerative Wasserkraftnutzung in Wasserkraftanlagen als vergütungsfähig verstanden. Eingeschlossen ist die Nutzung der potentiellen oder kinetischen Energie von Trink- und Abwasser (z.b. Kläranlagenabläufe). Speicherkraftwerke sind aus dem Anwendungsbereich des EEG ausgeschlossen ( 6 Abs. 5 EEG). Hierunter fallen Wasserkraftwerke, deren Zufluss einem oder mehreren Speichern entnommen wird, so dass ihr Einsatz weitgehend unabhängig vom zeitlichen Verlauf der Zuflüsse in den Speicher ist. Hiervon umfasst werden insbesondere Pumpspeicherkraftwerke, deren Speicher ganz oder teilweise durch gepumptes Wasser gefüllt werden. Demgegenüber versteht man unter den nach dem EEG vergütungsfähigen Laufwasserkraftwerken Wasserkraftwerke, die den jeweiligen anfallenden nutzbaren Zufluss im Grunde unverzögert verwerten. Bei dieser Unterscheidung zwischen Laufwasserkraft- und Speicherkraftwerken werden jedoch nach Auffassung des Gesetzgebers geringe zusätzliche Speicher nicht berücksichtigt, so dass bei einem geringen zusätzlichen Speicher ein Laufwasserkraftwerk vorliegen kann (Bundestagsdrucksache 15/2864). Die Vergütungsregelung für Strom aus Wasserkraft nach 6 EEG orientiert sich an den Leistungsklassen von Wasserkraftanlagen bis 0,5 MW (500 kw), zwischen 0,5 und 5 MW sowie zwischen 5 und 150 MW. Maßgeblich für die Bestimmung der Vergütung ist daher die Leistung der jeweiligen Anlage. Die Leistung einer Anlage wird nach 12 Abs. 2 EEG bestimmt. Danach berechnet sich die Leistung aus der eingespeisten Strommenge im Kalenderjahr dividiert durch die Jahresstundenzahl. Das ist die Zahl der Stunden, in denen die Anlage bei einem optimal möglichen Betrieb im Jahr betrieben werden kann. Bei einer Anlage, die an 365 Tagen im Jahr betrieben wird, beträgt diese Zahl Stunden. Dieser Zeitraum reduziert sich jedoch ggf. um Zeiten vor Inbetriebnahme und nach Außerbetriebnahme der Anlage. Wird eine Wasserkraftanlage für die Dauer einer Modernisierung außer Betrieb gesetzt, kann im Einzelfall auch dieser Zeitraum bis zur Wiederinbetriebnahme abgezogen werden. 05_10_27-1 Strom aus Wasserkraft+Q.doc Seite 17 von 20

18 Wasserkraftanlage 0,5-5 MW 05_10_27-1 Strom aus Wasserkraft+Q.doc Seite 18 von 20

19 7.1 Beispielhafte Wirtschaftlichkeitsrechnung Installierte Leistung Erzeugter Strom Erlös EEG / 9,67 Ct/kWh 110 kw kwh/a ,- /a Annuität 5,56% Investition ,- Betriebskosten Tilgungszeit 30 Jahre Verzinsung 4% ,- /a ca ,- /a 05_10_27-1 Strom aus Wasserkraft+Q.doc Seite 19 von 20

20 Quellenangabe: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit Leitfaden für die Vergütung von Strom aus Wasserkraft VDEW Chancengleichheit für die Wasserkraft Informationszentrale der Elektrizitätswirtschaft e.v. StromBasiswissen Nr. 107 Brockhaus Multimedial in Wort und Bild Microsoft Encarta 2005 RMU / Zils/Sixt 05_10_27-1 Strom aus Wasserkraft+Q.doc Seite 20 von 20