Kleine Wasserkraft kommt groß zur Wirkung

Auch Flussstandorte mit geringem Wasserkraftpotenzial lassen sich in Zukunft energetisch erschließen – dank der mobilen und ökologischen Mikro-Wasserkraftanlagen, die das Magdeburger Bündnis "Fluss-Strom Plus" entwickelt.

Foto mobile textile Buhne

Die SIBAU Genthin GmbH baut die Wasserräder für das Flottillenkraftwerk.

PRetuum GmbH

Zeugnisse des technologischen Ideenreichtums zur Nutzung der Wasserkraft reichen in Sachsen-Anhalt bis in das 10. Jahrhundert zurück. Um 1900 waren auf diesem Territorium bereits 300 Wassermühlen in Betrieb. Nach wie vor beschäftigen sich findige Köpfe mit der Nutzung von Wasserkraft. Neueste Materialien und Technologien machen es möglich, auch mithilfe der „kleinen Wasserkraft“ aus niedrigen Flüssen Energie zu gewinnen.

Kürzlich hatte der regionale Wachstumskern "Fluss-Strom Plus" zu seiner dritten Fachkonferenz an die Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg eingeladen. Das vom Bundesforschungsministerium geförderte Bündnis bringt das entsprechende Know-how von 19 Unternehmen und acht Forschungseinrichtungen aus Mitteldeutschland zusammen, um ökologische Mikro-Flusswasserkraftanlagen bis zu ihrer Marktreife zu entwickeln. Allein in Deutschland gäbe es zirka 800 potenzielle Standorte auf Flüssen wie Werra, Fulda oder Bode, sagen die Projektleiter Mario Spiewack und Heiko Krause. Sie koordinieren die Zusammenarbeit von Industrie, Forschung und Lehre. In deren Ergebnis entstehen leicht zu transportierende Module, die schnell und kostengünstig zusammengebaut und jedem Standort individuell angepasst werden können.

Geotextilien und Generatoren

Die kleinen mobilen Kraftwerke sollen ohne Aufstau von Wasser funktionieren. Die ersten Prototypen schwimmen seit dem Frühjahr 2018 auf dem Bode-Kanal bei Neugattersleben in Sachsen-Anhalt. Um die Effizienz der Anlagen zu erhöhen, sind mobile und formveränderbare Buhnen im Einsatz. Sie sollen das strukturarme Gewässer positiv beeinflussen. Die vom Bündnis neu entwickelten Schlauchbuhnen bestehen aus haltbaren und ökologisch unbedenklichen Textilien. „Erste Beobachtungen zeigen sowohl die Machbarkeit des Vorhabens als auch zu behebende  Schwachstellen auf dem Weg zur optimalen Funktionstüchtigkeit. Aber schon jetzt hat sich gezeigt, dass langsam fließende Flüsse mit dem Konzept energetisch nutzbar sind“, sagt Marion Spiewack.

Foto Mobile Buhne

In Wasserradschaufeln und Buhnen kommen Geotextilien zum Einsatz.

PRpetuum GmbH

Für die kleinen Wasserkraftmaschinen selbst ist das geringe Wasserpotenzial eine große technologische Herausforderung. Sie sollen bei einer Wasserhöhe unter 50 Zentimetern, bei einer Gewässerbreite unter fünf Metern, einer Fließgeschwindigkeit von anderthalb Metern pro Sekunde und einer Gefällehöhe ab zweieinhalb Metern wirtschaftlich effizient arbeiten. Unter dieser Maßgabe wurden vom Bündnis eine Hydrokinetische Turbine und ein Horizontalwasserrad mit vertikal stehender Achse entwickelt sowie ein universelles Staudruckwasserrad mit neu entwickelten Generatoren und textilen Wasserradschaufeln. Die Geotextilien sind wasser- und schmutzabweisend und vor allem flexibler als die herkömmlichen Anströmflächen aus Stahl oder Aluminium. Sie können sich an die Strömungsbedingungen anpassen und maximale Energieerträge erzielen.

Neue Konzepte, neue Märkte

Zu den Ansprüchen der modernen Mikro-Flusswasserkraftanlagen gehört die uneingeschränkte Fischverträglichkeit. Aber wie kommen Fische unbeschadet durch eine Wasserwirbelanlage? Auf der Basis von Messung und Analysen, von Simulationsmodellen am Computer und Tierversuchen im Labor-Wirbelbecken wurde eine sogenanntes „Fischfreundliches Kaskaden-Wehr“ gebaut, das jetzt als Prototyp an der TU Dresden am Institut für Wasserbau und Technische Hydromechanik im Einsatz ist und von einem Unterwasserkamerasystem beobachtet wird.

Ob Horizontal- oder Staudruckwasserrad, ob Hydrokinetische Turbine, die neuartigen Generatoren oder das fischfreundliche Wehr – die einzelnen Segmente könnten auch in die Entwicklung anderer Produkte übernommen werden, betont Mario Spiewack und fügt hinzu, dass sich darum für die Entwicklungen des Fluss-Strom Plus-Bündnisses ein großer Markt erschließe. Zudem funktioniere auch die Anordnung einzelner Wasserkraftanlagen zu einem Flottillenkraftwerk. „Das völlig neue Anlagenkonzept haben wir uns schon produktrechtlich schützen lassen“, ergänzt Heiko Krause.