Praktische Beispiele in der Ökonomie und Ökologie der Kleinwasserkraftwerke Dr.-Ing. Klaus Träbing Ingenieur-Akademie Hessen, Gießen,

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Stefanie Hausler
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1 Praktische Beispiele in der Ökonomie und Ökologie der Kleinwasserkraftwerke Dr.-Ing. Klaus Träbing Ingenieur-Akademie Hessen, Gießen,

2 Gliederung Grundlegende Fakten und Meinungen Ökologische Aspekte Ökonomische Aspekte Anregungen für die Entwicklung der Kleinwasserkraft 2

3 Grundlegende Fakten und Meinungen 1 KWK in Hessen liefert geringen Anteil: 88% der kleinsten Anlagen (bis 100 kw: 548 von 623 Anlagen) liefern nur - 9,9 % der Wasserkrafterzeugung (54 Gwh/a von 426 GWh/a in 2009), d. h. - 0,33 % der Bruttostromerzeugung Hessen (54 Gwh/a von GWh/a in 2009) - 4,6 % Ausleitungsstrecke in WRRL-Gewässern (380 km von km) [Theobald & Roland 2011] KWK steht im Ruf besonderer struktureller und hydrologischer Gewässerschädigung, u. a.: - Unterbrechung der Aufwanderbarkeit, - Unterbrechung der Abwanderbarkeit, - Wasserentzug, - Rückstauwirkung 3

4 Grundlegende Fakten und Meinungen 2 KWK ist historische dezentrale Energieerzeugung: Mühlen - waren praktisch die einzige flächendeckend erreichbare Versorgung mit mechanischer Energie und - sind im Rahmen der Industrialisierung massiv verdrängt worden Klima- und Gewässerschutz im Rahmen des Nuklearenergieausstiegs in Hessen: - Laufwasserkraft ist Grundlastenergieträger - Reduktion der Wasserkraftnutzung muss auf absehbare Zeit ausgeglichen werden durch klimaschädigende fossile Primärenergieträger 4

5 Ökologische Aspekte 1 WRRL: - fordert den guten ökologischen Zustand der Gewässer, - Bewertung anhand von gewählten Referenzgewässern Ökologische Belastungen und ihre Ursachen - Unterbrechung der Aufwanderbarkeit durch Querbauwerke und Wasserentnahme - Unterbrechung der Abwanderbarkeit durch triebwerksverursachte Schäden - Wasserentzug durch Ableitung von Abfluss in Betriebsgräben - Rückstauwirkung durch Querbauwerke ABER: ohne Wasserentzug (Ausleitung) und / oder Rückstau keine wirtschaftlichen Fallhöhen und Energieerzeugungen 5

6 Ökologische Aspekte 2 Durchwanderbarkeit: Aufwanderung: - gewässerökologisch zwingend erforderlich für verschiedene Funktionen im Gewässer, - besonders offensichtlich für Fische, - wasserkraftbezogene Querbauwerke verhindern in der Regel die Aufwanderbarkeit und müssen gemäß Forderung des WHG für Zielerreichung aufwanderbar gestaltet und betrieben werden Abwanderung: - gewässerökologisch zwingend erforderlich für verschiedene Funktionen im Gewässer, - besonders offensichtlich für Fische, - Triebwerksturbinen / -rechen behindern in der Regel die Abwanderbarkeit und müssen gemäß Forderung des WHG für Zielerreichung aufwanderbar gestaltet und betrieben werden 6

7 Ökologische Aspekte 3 Allgemeine Gewässerkontinuität (gewässerökologisch sehr maßgebliche Einflüsse): Strömung und Gewässersohle (Substrat): - ist natürlicherweise gebildet von Gewässerform (Wechselwirkung Morphologie, Substrat) und Durchfluss, - in frei fließenden Abschnitten immer auch schneller fließende Bereiche mit groben Subtraten, in gestauten Abschnitten keine schneller fließenden Bereiche (Schädigung für Rheophile/Rheobionte) und oft abgedecktes Grobsubstrat - in Ausleitungsstrecken geringere Anteile schneller fließender Bereiche mit groben Substraten, - Substratlückensystem ist sehr wichtiger Lebensraum, - in sehr großen Stauräumen Beeinflussung des Stoffhaushaltes Je kleiner die Gewässer, umso wahrscheinlicher sind natürliche Staubereiche 7

8 Ökologische Aspekte 4 Erfüllung gewässerökologischer Hauptforderungen nur bei X) Verzicht auf die Querbauwerke / Wasserkraftnutzung oder A) Anpassung der Wasserkraftnutzung an Forderungen naturnaher / natürlicher Gewässer Exkurs: Gewässermorphologie von Wehrrückbauten - Alte Wehre an KWK sind in der Regel geschiebedurchgängig und stützen die Gewässersohle und den Wasserspiegel, - bei Rückbau erhöhtes Risiko von gewässerökologisch und wirtschaftlich unerwünschter Oberwassereintiefung (Grundwasserabsenkungen, Hochwasserabflussbeschleunigung, Ufermauern, Brücken usw.) 8

9 Ökologische Aspekte 5 Viele Hauptforderungen sind in der Regel durch geeignete Bauwerke und Gestaltungen zu erfüllen - Aufwanderbarkeit: Fischaufstiegsanlage - Abwanderbarkeit: durchgängige hydraulische Maschine (oberschlächtiges Wasserrad, Wasserkraftschnecke) oder Rechenanpassung (maximal zulässige lichte Weite zwischen den Rechenstäben) sowie Abwanderungseinrichtung - Rückstaustrecken: Nur bei hinreichend frei fließenden Zwischenstrecken verträglich - Mindestabfluss: Dotation gemäß aktuellem Mindestwassererlass des Landes Hessen 9

10 Ökologische Aspekte 6 Mindestabfluss: dient der Sicherung der eingeschränkten gewässerökologischen Funktionsfähigkeit bei Wasserentnahmen Grundsätze der Festlegung (in Anlehnung an aktuellen Mindestwassererlass Hessen) - Naturnahe, strukturreiche Gewässerbetten: auch bei sehr geringen Abflüssen relativ großer aquatischer Lebensraum, gute Breiten-, Tiefen- und Geschwindigkeitsvarianz - Mindestabfluss von MNQ abgeleitet, da Gewässerbiozönosen an Niedrigwasserverhältnisse angepasst - Alle Gewässerteilstrecken (Ausleitung, Stau, Betriebsgräben) übernehmen zusammen sinnvolle ökologische Funktionen. Die Fließgewässerbiozönose und die lineare Durchgängigkeit für Fische muss erhalten bleiben. - Leitbild: nicht das fast überall anthropogen zusammengefasste und überformte Einbettgerinne sondern verzweigte Fließgewässer mit Übergängen zum Mäandersystem - Unterschiedliche natürliche Abflusstypen 10

11 Ökologische Aspekte 7 Klimaschutz: In Hessen - Bruttostromerzeugung Hessen ohne Kernenergie rund 13,5 TWh (Erzeugung 2009) - KWK bis 100 kw erbringt rund 0,40 % der aktuellen Bruttostromerzeugung (ohne Biblis) bei 4,6 % Ausleitungsanteil - Energieeinsparung und Ersatzprimärenergie sind ökonomisch und ökologisch nicht konfliktfrei (Energieeffizienzsteigerung; Alternativenergieen: Wind, Biogas, Sonne, Geothermie,...) Nutzung von Kleinwasserkraftanlagen nur sinnvoll bei einer Energiewende für - erhöhte Effizienz und - ergänzende Primärenergiequellen 11

12 Ökonomische Aspekte 1 Investitionskosten: - Bau / Reaktivierung von WKA ohne Restbestände an baulichen Anlagen (v. a. Tiefbau: Wehr, Betriebsgraben) sind unter gegenwärtigen Randbedingungen kaum wirtschaftlich - Modernisierung kann bei Erfüllung der in der Vergangenheit wiederholt erhöhten gewässerökologischen Anforderungen (Fischaufstiegsanlage, Anpassung Rechen oder hydraulische Maschine, Mindestabflussdotation) eine erhöhte Vergütung ermöglichen Betriebsmodelle erfordern zur ökonomischen Optimierung bedarfsorientierte Unterhaltungskontinuität ( Hochwasser richtet sich nicht nach Arbeitszeiten ) Genehmigungsfristen und Genehmigungsinhalte sind von der Genehmigungsbehörde für Bauherren aufgrund der jeweils individuellen Fragestellungen in der Regel nicht vorab zu klären 12

13 Ökonomische Aspekte 2 Investitionssicherheit erfordert neben der - Rechtssicherheit (Erlaubnis / Bewilligung / Altrecht), - gewässerspezifisches Ertragspotential (Abfluss, Gefälle / Fallhöhe) auch - Zuversicht in die Vergütungsentwicklung Die durch die WRRL begründeten gewässerökologischen Forderungen können für KWK - erhebliche und ertragsbezogen unverhältnismäßige Kosten verursachen und - für bestehende Anlagen in der Wirkung einer Enteignung gleichkommen. Bei der Aufgabe der KWK-Nutzung können ebenfalls erhebliche Folgekosten entstehen (Rückbaukosten). 13

14 Anregungen für die Entwicklung der Kleinwasserkraft 1 Kann ein bestehendes Querbauwerk / Wasserentnahme rückgebaut werden? Wesentliche Kriterien: - Recht, - Rückbaukosten, - Eintiefungsrisiko Kann ein nicht rückbaubares Querbauwerk / Wasserentnahme genutzt werden? Wesentliche Kriterien: - gewässerökologische Auflagen, - vorhandene bauliche und betriebliche Anlagen, - Investitions- und Unterhaltungsbereitschaft 14

15 Anregungen für die Entwicklung der Kleinwasserkraft 2 Kann die energetische Nutzung eines Querbauwerks / einer Wasserentnahme gewässerökologisch verträglich intensiviert werden? Beispiel: - Technische Modernisierung (hydraulische Maschine, Generator, hydraulische Bedingungen Betriebsgraben) - Stauzielerhöhung - Schwallbetrieb (gewässerökologisch abzulehnen wegen Abflussreduktion auf großen Längen aber historisch im Rhithral weit verbreitet) Schrittweise individuelle Betrachtung (als öffentliche Aufgabe?), pauschale Betrachtungen und Bewertungen sind nicht zielführend 15

16 Anregungen für die Entwicklung der Kleinwasserkraft 3 Kann Wasserkraftnutzung anderweitig gefördert werden? z. B. - Vergütungsanpassungen - Bewilligungen > 30 a statt Erlaubnisse Können Nutzungsrisiken minimiert werden? Wesentliche Kriterien: - Natur- und Gewässerschutz: Gewässerökologie (ggf. wiederholt aktualisierte Referenzdiskussion), - Naturräumliche Gegebenheiten: Hochwasser, Treibgut - Investitionskosten und Bauen im Bestand (Notwendigkeit der Bauherrnkreativität), - Genehmigungssicherheit 16

17 Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 17

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