Die Wasserkraftanlagen als Energielieferant

Transkript

1 Die Wasserkraftanlagen als Energielieferant Umweltbeeinträchtigungen wie Anreicherung von Kohlendioxid in der Atmosphäre, das Thema der Klimaveränderung aber auch die begrenzten Vorräte an Kohle, Öl und Gas haben in den letzten Jahren dem Bedarf einer rationellen Energieverwendung ein größeres Gewicht verliehen. Die Nutzung von erneuerbaren Energien wie Wasser, Wind, Sonne und Erdwärme, die energetische Verwertung von Holz (Pellets und Hackschnitzel), die Verbrennung von schnell nachwachsenden Rohstoffen aber auch die Nutzung der Abwärme von Müllverbrennungsanlagen, Klär-, Deponieund Biogas sind Potenziale zur Energieerzeugung. Übersicht umweltfreundliche Energien Von der sehr weit gefächerten Palette erneuerbarer Energien hat allerdings die Wasserkraft bisher noch die größte Bedeutung. Die Wasserkraftanlagen haben den höchsten Wirkungsgrad und die längste Nutzungsdauer. Bei einer Gegenüberstellung der verschiedenen Stromerzeugungsarten ergibt sich, dass die Wasserkraft bei der energiewirtschaftlichen Meßzahl, dem sog. Erntefaktor, die Spitzenposition einnimmt. Der Erntefaktor gibt dabei das Verhältnis der in zwei bis drei Jahrzehnten erzeugten Energie zum Energieaufwand an, der für den Betrieb einer Anlage nötig ist. Im fließenden Wasser steckt eine Menge Energie. Das wussten schon unsere Vorfahren. Sie haben bereits vor Jahrhunderten in Mühlen und Sägewerken die Wasserkraft zum Antrieb der Mühlsteine und der Sägegatter herangezogen. Ausgelöst durch die industrielle Revolution wurde die Technik verfeinert. Die Wasserräder wurden Ende des 18. Jahrhunderts durch Turbinen abgelöst Oberflächengewässer -

2 Die Turbine mit dem angekoppelten elektrischen Generator ist das Herzstück einer Wasserkraftanlage. Neben dem Laufrad besitzt die Turbine einen Leitapparat, über den der Turbinenbetrieb der wechselnden Wasserführung angepasst werden kann. Damit lässt sich der energetische Wirkungsgrad steuern. Die Leistung einer Wasserkraftanlage hängt im wesentlichen von der Fallhöhe zwischen Ober- und Unterwasser und vom Wasserdurchfluss ab. Je nach Fallhöhe werden Turbinenformen unterschiedlicher Bauarten eingesetzt. Wasserkraftturbine neu Wasserkraftturbine alt Durch den rasanten Anstieg des Energiebedarfs bei wachsender Industrie, steigenden Bevölkerungszahlen und gestiegenem Wohnkomfort wurde die Erzeugung elektrischer Energie in großem Stil erforderlich. Der Versorgungsbedarf musste anderweitig gedeckt werden. So wurde die Entwicklung und der Bau von leistungsstarken Kohle- und später von Kernkraftwerken vorangetrieben. Da die Vergütung der in Kleinwasserkraftanlagen erzeugten Elektroenergie unter den Investitionskosten lagen und sich wirtschaftlich nicht mehr rentabel betreiben ließen, wurden viele kleinere Anlagen in den vergangenen Jahrzehnten stillgelegt; so auch im Gebiet des heutigen Enzkreises. Bei den globalen Umweltproblemen, die unsere Lebensgrundlagen Wasser, Boden und Luft bedrohen, rückt die Wasserkraft als heimische regenerative Energieform, die frei von Emissionen ist und gegenüber der Sonnen- und Windenergie nach den gegenwärtigen Gegebenheiten noch kostengünstiger erwirtschaftet werden kann, wieder in den Vordergrund. Dafür ist das von der Bundesregierung gesetzte Ziel mit ausschlaggebend, nämlich bis zum Jahr 2005 die CO 2 Emissionen um 25 % zu mindern und die endlichen Ressourcen noch vorhandener Primärenergien zu schonen und künftigen Generationen zu erhalten. Mit dem Stromeinspeisungsgesetz, das zum in Kraft trat, wurde ein Anreiz zur Renovierung und zum Ausbau der vielen vernachlässigten oder stillgelegten Wasserkraftanlagen gegeben. Für Wasserkraftanlagen mit einer Generatorleistung bis zu 500 KW muss von dem Energieversorgungsunternehmen, in dessen Netz eingespeist wird, ein Strompreis von derzeit rund 7 Cent pro KW/h bezahlt werden. Bislang lag der Mittelpreis bei 3,9 Cent pro KW/h. Auch bei Windkraftund Sonnenenergieanlagen legt das Stromeinspeisungsgesetz vor dem neuen Horizont, dass nämlich der Umweltschutz zu einer Staatsaufgabe von Verfassungsrang geworden ist, eine erhöhte Einspeisevergütung fest. Neben dem Anreiz des höheren Stromabnahmepreises wird die Nutzung erneuerbarer Energien durch Förderprogramme des Bundes ergänzt. Wenn diese Mittel auch nicht für alle notwendigen Investitionen ausreichen, so ist damit doch ein Zeichen zu Gunsten der regenerativen Energien zur Verringerung der Umweltprobleme gesetzt. Das Umweltschutzamt hat im Februar 2002 die Wasserkraftanlagen erfasst, die im Enzkreis an den Gewässern I. Ordnung und II. Ordnung betrieben werden. Die Standorte der noch betriebenen - Oberflächengewässer - 73

3 insgesamt 27 Wasserkraftanlagen sind im Gewässerplan auf der Folgeseite eingetragen. Jedes Dreieck steht für den Standort einer Wasserkraftanlage. Die elektrische Leistung der Wasserkraftanlagen beträgt: - an der Enz mit ca KW bei ca. 17,5 Mio. kwh/a. - an der Würm mit ca. 200 KW bei ca. 1,5 Mio. kwh/a und - an den sonstigen Gewässern (Gew. II. Ordnung) mit ca. 60 KW ca. 1 Mio. kwh/a Der Leistungsberechnung sind im Jahresmittel rund 50 % der Rohwasserkraft bei 5000 Volllastbenutzungsstunden zu Grunde gelegt. Anzumerken wäre noch, dass die von den Kleinwasserkraftanlagen im Enzkreis erzeugte Energiemenge teilweise geschätzt werden musste, da ein Teil dieser Wasserkraftanlagen totale Selbstversorger sind und insoweit im Inselbetrieb arbeiten. Hinzu kommen Eigenverbraucher ohne bzw. nur mit teilweiser Rückspeisung von Strom ins öffentliche Netz, zum andern aber auch noch Mühlen, bei denen sich die Energienutzung ausschließlich auf eine mechanische Kraftausnutzung beschränkt. Insgesamt gesehen hat allerdings die Abschätzung bei den Kleinanlagen auch keine allzu wesentliche Bedeutung, da die durch diese Anlagen erzeugte Energiemenge nicht durchschlagend ist. In den letzten Jahren wurden Modernisierungen und Wirtschaftlichkeitsverbesserungen im Enzkreis an 5 Wasserkraftanlagen an der Enz, bei 2 Anlagen an der Würm und bei 2 Anlagen an der Pfinz nach erfolgter Durchführung der erforderlichen Wasserrechtsverfahren von den Anlagenbetreibern vorgenommen. In diesen Wasserrechtsverfahren wurde auch den gewässerökologischen Belangen wie Restwassermenge (Mindestabfluss), dem Bau von Verbindungsgewässern (Fischtreppen) und den ökologischen Aufwertungen der Gewässerstrecken Rechnung getragen. Bereits im Jahr 1990 wurde als Abschluss der Modernisierung des Kleinwasserkraftwerks Enzberg am Enzberger Wehr ein naturnaher Fischpass erstellt. Am Wehr wird die Enz um 1,2 m aufgestaut, um den beiden Kanalkraftwerken das Triebwasser zuzuleiten. Der alte Beckenfischpass wurde durch ein wildbachartiges Rauhbettgerinne ersetzt, dass die Durchgängigkeit der Enz für die gesamte Gewässerfauna gewährleistet. Nicht nur Fische können ihrem natürlichen Wanderverhalten nachgehen sondern beispielsweise auch Krebse oder der Wasserfloh. Wehranlage beim Wasserwerk im Würmtal mit neu geschaffenem Umgehungsgerinne Im Würmtal wurden in den Jahren 2000 und 2001 bei drei Wehranlagen ebenfalls Umgehungsgerinne (Fließgewässerverbindungen) auf Initiative und mit finanzieller Unterstützung des örtlichen Fischereivereins angelegt. Mit der neuen Wasserkraftanlage der EnBW in Niefern, die in Zusammenarbeit mit der Gemeinde Niefern im Jahr 2001 in Betrieb genommen wurde, ist eine Turbinenleistung mit 262 KW und einer Jahresleistung von ~ 1,5 Mio. KW gegeben. Der Strom wird in das Netz der Gemeindewerke Niefern-Öschelbronn eingespeist. Das Turbinenwasser hat eine Fallhöhe von 2,60 m und einen max Oberflächengewässer -

4 Durchfluss von 14 m 3 /s. Die Steuerung und Regelung der Rohrturbinen erfolgen durch eine digitale elektrohydraulische Einrichtung. Die Anlage ist für den automatischen Betrieb ausgerichtet, sie wird fernüberwacht betrieben. Es steht außer Zweifel, dass die Wasserkraft zur Zeit noch die bedeutendste regenerative Energiequelle ist. Etwa 75 % des regenerativ erzeugten Stroms stammen aus dieser Quelle. Mit stark 4 % des deutschen Strombedarfs oder 20 Milliarden Kilowattstunden Strom pro Jahr ist die Wasserkraft die größte erneuerbare Energiequelle in Deutschland. Die Windenergienutzung mit den zum Teil erheblichen Auswirkungen auf die Landschaft und ggf. auf ein Wohnumfeld trägt mit 20 % zur regenerativen Stromgewinnung bei. Bei der Photovoltaik sind es sogar nur ungefähr 0,1 %. Die Stromerzeugung aus Biomasse ist absolut untergeordnet. Wasserkraftanlage in Niefern Der Anteil der Wasserkraft an der jährlichen Stromerzeugung des Landes Baden-Württemberg liegt heute bei ungefähr 8 % und ist damit doppelt so hoch wie im Bundesdurchschnitt. Mit der Wasserkraft lässt sich umweltverträgliche und ressourcenschonende Energie gewinnen. Jede durch die Wasserkraft produzierte Kilowattstunde Strom spart im Vergleich zu einer Kilowattstunde Strom, die in einem thermischen Kraftwerk mit Abwärme erzeugt wird, 1000 g CO² ein. Durch die Wasserkraftanlagen im Enzkreis kann damit ein jährlicher CO² Ausstoß von t vermieden werden. Zusätzlich zu den aktiven Wasserkraftanlagen wurden vom Umweltschutzamt auch die Anlagen erhoben, die in den letzten Jahren stillgelegt wurden. Es sind 47 Anlagen, deren Leistungen zwischen 4 und ~15 KW Durchschnittsleistung betrugen. Bei den stillgelegten Anlagen darf nicht übersehen werden, dass dem Umbau, der Modernisierung und dem Ausbau von bestehenden älteren Wasserkraftanlagen ebenso wie einer Reaktivierung stillgelegter Anlagen betriebswirtschaftliche Grenzen gesetzt sind. Da bei solchen kleineren Anlagen die spezifischen Betriebs- und Investitionskosten so hoch sind, dass sich eine Wirtschaftlichkeit vielfach nicht rechnet, wurden diese kleinen Anlagen stillgelegt. Ein Kapitalrückfluss lässt sich hier auch nach dem Inkrafttreten des Stromeinspeisungsgesetztes, das selbstverständlich einen beachtlichen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit von Wasserkraftanlagen genommen hat, langfristig nicht bzw. nur bedingt erwarten. Die Investitionssummen bei Neubauten von Kleinwasserkraftwerken mit einer Anlagengröße bis 100 KW erfordern pro KW Investitionskosten von ca Euro, bei Reaktivierungen von Anlagen sind diese Kosten pro KW mit ca Euro zu veranschlagen, bei Modernisierungen liegt der Wert bei Euro/KW. Betriebswirtschaftliche Berechnungen zeigen, so die Fachmeinungen, dass vor allem bei kleinen Wasserkraftanlagen bis 100 KW Leistung in allen 3 Fällen Neubau, Reaktivierung und Modernisierung die Selbstkostenpreise über den Sätzen der Vergütung nach dem Stromeinspeisungsgesetz liegen und dort selbst in günstiger Lage in vielen Fällen kaum wirtschaftlich Strom erzeugt werden kann. Die umweltfreundliche Wasserkraftnutzung muss allerdings auch dahingehend relativiert werden, dass die Nutzung sehr wohl auch im Gegensatz zu Bestrebungen stehen kann, natürliche und naturnahe Gewässer zu erhalten oder wiederherzustellen. - Oberflächengewässer - 75

5 Dieser Interessenkonflikt muss im Einzelfall geprüft und entschieden werden. Bei der Zulassung von Wasserkraftanlagen bedarf es daher im Einzelfall einer sorgfältigen Abwägung der auftretenden Interessen bis hin, natürliche und naturnahe Gewässerstrecken beizubehalten und bei naturfernen Gewässerstrecken eine naturnahe Entwicklung zu ermöglichen. Der mit der Wasserkraftnutzung verbundene Ausbau und Aufstau der Gewässer kann erhebliche nachteilige Folgen haben. Durch die Begradigung und Befestigung der Ufer, die Veränderung der Wasserstände und der Strömungsverhältnisse im Fließgewässer verändert sich die Tier- und Pflanzenwelt des Gewässers und der Uferbereiche. Wanderbewegungen von im Wasser lebenden Organismen werden durch Wehre ganz oder teilweise unterbrochen. Der Schwebstoff- und Geschiebetransport im Gewässer wird gestört, d.h. es kommt oberhalb einer Wehranlage zu Ablagerungen und Verschlammungen und unterhalb des Aufstaus zu Eintiefungen. Ferner kann sich die Gewässergüte durch Beeinträchtigung des Sauerstoffhaushaltes im Staubereich verschlechtern. Negative ökologische Auswirkungen haben insbesondere auch die im Gewässer notwendigen Querbauwerke dahingehend, dass sie die Fische bei ihren Wanderungen zu den Laichplätzen, was stromaufwärts und stromabwärts der Fall sein kann, behindern. Durch die Turbinen kann ein Teil der Wassertiere tödlich verletzt werden. Wehranlage Mit dem gemeinsamen Wasserkrafterlass des Ministerium für Umwelt und Verkehr, des Ministerium Ländlicher Raum und des Wirtschaftsministeriums zur gesamtökologischen Beurteilung von Wasserkraftanlagen dieser Erlass gilt für die Zulassung von Wasserkraftanlagen bis 1000 KW ist eine Grundlage gegeben, die klimafreundliche Nutzung der Wasserkraft unter Zugrundelegung ökologischer Gesichtspunkte abzuwägen. Bei dem angesprochenen Erlass vom handelt es sich um eine Anschlussregelung an den Wasserkrafterlass von 1993, der durch Zeitablauf seine Gültigkeit verloren hatte. Die verstärkte Wasserkraftnutzung ist außerdem eine Zielvorgabe, die das Land Baden-Württemberg im Umweltplan gesetzt hat. Wasserkraftanlage der EnBW in Mühlacker-Mühlhausen 76 - Oberflächengewässer -

6 Das Umweltbundesamt Berlin kommt in seiner Veröffentlichung Wasserkraft als erneuerbare Energiequelle im Jahr 2002 erschienen zu folgendem Ergebnis: Wasserkraft ist zur Zeit noch die wichtigste erneuerbare Energiequelle in Deutschland. Doch der Einsatz von Wasserkraft zur Energiegewinnung ist nicht immer sinnvoll. In naturnahen Flüssen oder solchen, die renaturiert werden sollen, sollten keine Wasserkraftanlagen neu gebaut oder wieder in Betrieb genommen werden. Sinnvoller ist es, die bestehenden Anlagen so zu optimieren, dass ihr Potenzial zur Energiegewinnung voll genutzt wird. Wasserkraftwerke verändern das gesamte Ökosystem der Flüsse, und ihre Turbinen können die Fische schädigen. Vor allem bei kleinen Kraftwerken gleicht der geringe Beitrag zur sauberen Energieerzeugung die Nachteile für die Natur nicht aus. Als Faustregel gilt: Je kleiner die Leistung der Anlage und je naturnaher das betroffene Gewässer ist, desto geringer sind der wirtschaftliche Nutzen und der Nutzen für den Klimaschutz, aber umso größer ist der ökologische Schaden für das Gewässer. Mit der Novellierung des Wassergesetzes Baden-Württemberg sind bei nicht naturnah ausgebauten Gewässern die Voraussetzungen für eine naturnahe Entwicklung in einem angemessenen Zeitraum zu schaffen. Hierzu sind Gewässerentwicklungspläne aufzustellen. Bei einer solchen gesamtschaulichen Betrachtung, die mit einem Gewässerentwicklungskonzept und dem daraus abgeleiteten Gewässerentwicklungsplan verbunden ist, werden auch die Möglichkeiten für die Wasserkraftnutzung abgeschätzt. Die Gewässerdirektion Nördlicher Oberrhein, Bereich Freudenstadt, hat eine solche Gewässerentwicklungsplanung für die Gewässer I. Ordnung im Enzkreis veranlasst. Mit dieser Planung wird auch der Erhalt und die naturnahe Entwicklung zum jeweiligen Gewässer aufgezeigt. Es wird dabei auch auf die Wasserkraftnutzung eingegangen werden. In einer solchen Positivkartierung aller potenziellen Standorte kommt unter Berücksichtigung der Umweltverträglichkeitsprüfung, die im Grundsatz für Wasserkraftanlagen durchzuführen und auch vor dem Hintergrund der EG-Wasserrahmenrichtlinie zu sehen ist, besondere Bedeutung zu. Zusammenfassend ist zur Energiegewinnung aus Wasserkraftanlagen festzustellen, dass unter Gesichtspunkten des Umweltschutzes grundsätzlich nichts gegen die Wiederinstandsetzung bestehender Wasserkraftanlagen spricht. Die Wiederinbetriebnahme oder der Neubau von Wasserkraftanlagen wurde und wird vom Umweltschutzamt für sinnvoll gehalten und unterstützt, wo die Nutzung der Wasserkraft als umweltfreundliche, regenerative Energie unter gesamtökologischer Sicht zu einem positiven Effekt führt und beiträgt. Dabei darf nicht einseitig im Interesse der Wasserkraftnutzung oder der Ökologie entschieden werden. Vielmehr hat im Einzelfall im jeweils erforderlichen Wasserrechtsverfahren eine sorgfältige Interessenabwägung zu erfolgen. Bei neuen Wasserkraftanlagen in noch naturnahen Fließgewässern lassen sich wegen der erheblichen Störungen des Naturhaushaltes im Regelfall Bedenken nicht ausschließen. Das Umweltschutzamt steht insgesamt einer regenerativen Energiegewinnung uneingeschränkt aufgeschlossen gegenüber. Die Anstrengungen müssen bei den erneuerbaren Energien insbesondere auch der Wasserkraft darauf ausgerichtet sein und bleiben die Möglichkeit ihres Einsatzes zu erweitern, auszuschöpfen und technisch voranzutreiben. Tabelle: Strom aus erneuerbaren Energien in Deutschland (in Mio. kwh) (BMU 1999, VDEW 1999) Wasserkraft Windkraft Biomasse Photovoltaik Oberflächengewässer - 77