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Schachtkraftwerk

Wasserkraftanlage unter der Flußsohle

Ein Schachtkraftwerk ist ein Laufwasserkraftwerk, bei dem ein Teilstrom vor dem Stauwehr in einen senkrechten Schacht abströmt und dort eine Turbine mit Generator antreibt. Diese Konstruktion verhindert strömungstechnisch, dass Fische in die laufende Turbine gelangen und dort zerschlagen werden sowie der Flusslauf durch das im Fluss mitgeführte Geschiebe aus Steinen und Treibholz am Turbineneinlauf gestört wird.[1]

Inhaltsverzeichnis

Konstruktion und FunktionBearbeiten

Vor dem Stauwehr im Flusslauf befindet sich ein senkrechter Schacht, in dem der größte Teil des Wassers abströmt und dort eine Turbine mit Generator antreibt. Eine geringe Wassermenge strömt weiterhin über das Wehr.

Der obere Rand des Schachtes befindet sich auf dem Niveau des Flussbodens vor dem Stauwehr und ist mit einem feinen, horizontalen Rechen abgedeckt, ein Metallgitter zum Schutz der Fische gegen ein Einströmen. Diese Anordnung gewährleistet auch, dass das vom Fluss mitgeführte Geschiebe über das Wehr ungehindert abfließen kann.[2][3]

Die komplett unter Wasser befindliche Turbinen-Generatoreinheit besteht aus einer getriebelosen Verbindung von Generator und Laufrad und wird von einer wartungs- und verschleißfreien Dichtung versiegelt. Durch die wenigen bewegten Teile ist das Aggregat besonders wartungsarm.[4] Aufgrund dieser Eigenschaft wurde das Unternehmen, das dieses Aggregat (mit der Bezeichnung DIVE-Turbine) entwickelte, 2009 mit dem Bayerischen Umweltpreis ausgezeichnet[5]. An die Turbinen-Generatoreinheit schließt sich ein Diffusor an, aus dem das Wasser aus der Turbine wieder abfließt.

Nur ein außerhalb stehendes Transformator-Häuschen weist auf die Energiequelle hin. Die heute in der Planung befindlichen Schachtkraftwerke haben Fallhöhen von 1,2 und 2,5 Metern.

Das Schachtkraftwerkskonzept kann auch auf größere Anlagen erweitert werden, indem mehrere Schächte nebeneinander angeordnet werden.

LeistungsangabenBearbeiten

Die erste, in der Planung befindliche Pilotanlage ist ein Schachtkraftwerk im Zweischachtdesign mit einer Fallhöhe von 2,5 m, einem Kraftwerksabfluss von 22 m³/s und einer Leistung von 420 kW, das an der Loisach bei Großweil gebaut werden soll. Der Strombedarf des Ortes würde damit abgedeckt.[2]

Der Wirkungsgrad des Schachtkraftwerks wird mit 86 % angegeben, der eines konventionellen Wasserkraftwerks liegt dagegen bei 70 – 80 %.[6]

Ökologische VerträglichkeitBearbeiten

Maßnahmen zum Schutz der Fische gegen ein Einströmen zur Turbine sind die zum Flusslauf angeordnete horizontale Rechenfläche, die niedrige Einströmungsgeschwindigkeit am Rechen, die durch einen großen Einlaufquerschnitt des Schachtes erreicht wird, und das feine Rechengitter. In den durchgeführten Versuchen der TU-München (Wasserbau und Wasserwirtschaft) wurden keine Fische durch die Strömung an den Rechen gedrückt. Die Fische konnten sich frei bewegen und es traten keine Schädigungen auf.[3][7]

Der Fischabstieg erfolgt über Öffnungen am Wehr. Der Aufstieg erfolgt konventionell über Fischtreppen.

Weil Turbine und Generator unter Wasser arbeiten, dringt kein Lärm in die Umwelt.

EinsatzbereicheBearbeiten

Schachtkraftwerke sind bis zu kleinen Fallhöhen (> 1 Meter) und damit auch in kleinen Gewässern einsetzbar. Durch die einfach gestaltete Konstruktion sind die Erstellungs- und Unterhaltskosten (bei geringem Wartungsaufwand) vergleichsweise zu anderen Bauarten gering. Sie eignen sich für dezentrale Anlagen, insbesondere auch in Entwicklungsländern.[1]

BW

In Deutschland wurde bislang von der TU-München – Wasserbau und Wasserwirtschaft eine Versuchsanlage im bayrischen Obernach errichtet, die 2013 mit 50 Kilowatt elektrischer Leistung den Betrieb aufnahm.

Ein erster Prototyp wurde an der Loisach in der Gemeinde Großweil geplant und Ende 2014 genehmigt.[8][9] Daraufhin reichte der Bund Naturschutz und der Landesfischereiverband eine Klage mit Bezug auf die FFH und die Alpenkonvention beim Bayerischen Verwaltungsgericht ein. Der Rechtsstreit wurde mit einem Kompromiss unter Einhaltung verschärfter Umwelt- und Fischschutzauflagen beigelegt.[10][11] Im Dezember 2016 wurde zudem der Bau eines Schachtkraftwerks an der Iller bei Dietenheim genehmigt. Insgesamt sollen acht solcher Kraftwerke an der Iller errichtet werden.[12]

WeblinksBearbeiten

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. a b Patentierter Prototyp – Dieses Flusskraftwerk sieht und hört man kaum Die Welt/Wissen, 11. September 2015
  2. a b Wasserkraftkonzept Schachtkraftwerk TU-München, Versuchsanstalt für Wasserbau und Wasserwirtschaft
  3. a b P. Rutschmann: Die Rolle der Wasserkraft als erneuerbare Energie und deren Innovationspotentiale (Memento des Originals vom 4. März 2016 im Internet Archive)   Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/linhart.ch TU München, AGAW Symposium, Wasserkraft für Europa, ERA Conference Centre, Trier, 15./16. September 2011
  4. DIVE-Turbine – Die kompakte für unter Wasser zek Wasserkraft, Dez. 2008
  5. zek Hydro: DIVE-Turbine - Neue Maßstäbe in Sachen Fischfreundlichkeit. Abgerufen am 13. März 2018.
  6. Die Energie der Zukunft – So funktioniert das Wasserkraftwerk 2.0 / Video FOCUS Online, 29. April 2015
  7. Wasserkraft ganz neu gedacht Welt am Sonntag, 11. Dezember 2011
  8. Schachtkraftwerk – Von wegen Schicht im Schacht BR Wissen, 5. Oktober 2012
  9. Christian Sebald: Kraftwerk an der Loisach – Alarm im Fischparadies. sueddeutsche.de, 29. April 2015, abgerufen am 4. November 2015.
  10. Tanja Brinkmann: Schachtkraftwerk Großweil: Deutliche Verzögerung. merkur.de, 28. April 2015, abgerufen am 4. November 2015.
  11. Freie Bahn für Wasserkraft in Großweil. In: https://www.merkur.de/. Abgerufen am 11. April 2016.
  12. News. In: iller-schachtkraftwerke.de. Abgerufen am 22. Januar 2017.