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Ähnliche Entwicklungen sind in Flüsse gehängte Kleinstturbinen wie die Smart-Hydro-Power-Turbin und Strombojen von Aqua Libre. In ihnen dreht sich ein Rotor und treibt einen Generator an. Der österreichische Stromversorger EVN kann sich sogar vorstellen, bis 2020 mit bis zu 500 Strombojen in der Wachau zwei Terawattstunden Strom im Jahr zu erzeugen.

Sogar das antike Prinzip einer umgekehrt laufenden Archimedischen Schraube – angetrieben von herabströmendem Wasser – gewinnt als Wasserkraftschnecke immer mehr Verbreitung. Weltweit sollen bald 300 Anlagen laufen. So etwa die kürzlich von der Rhein-Main-Donau AG installierte oder die 100-kW-Wasserschnecke, die die Warburger Brauerei zu ihrer existierenden Wasserkraftversorgung von 170 kW hinzubaute.

"Es tut sich also einiges im Bereich Kleinwasserkraft", betont Boris Lehmann. Weniger glück-lich über die Entwicklung sind allerdings die Naturschützer. Sie werfen der Technologie vor, einen zu großen Schaden in den Gewässern anzurichten – ohne im Gegenzug einen nennenswerten Anteil an der Energieversorgung zu liefern. Um die Umwelteinwirkungen gering zu halten, müssen die Betreiber Ausgleichsmaßnahmen durchführen: Dazu gehören Fischschutzeinrichtungen für den Auf- oder Abstieg der Tiere oder eine Höchstmenge, die für die Turbine abgezweigt werden darf.

Diese Regelungen machen die Kleinwasserkraft allerdings oft unrentabel. "Viele potenzielle Standorte werden daran scheitern, dass wegen der Umweltauflagen zu viel Wasser für Fischaufstiegs- und -Abstiegsanlagen entzogen werden muss", meint Wasserbau-Ingenieur Lehmann. "Damit bleibt nicht genug Triebwasser, um wirtschaftlich zu sein." Ingenieure suchen daher nach Konzepten, bei- des unter einen Hut zu bringen – gleichzeitig naturfreundlich und ertragsreich zu sein.

Am Lehrstuhl für Wasserbau an der TU München haben die Ingenieure Peter Rutschmann und Albert Sepp dazu ein sogenanntes Schachtkraftwerk entwickelt. Ihre Idee: Das fließende Wasser an einem Wehr von oben in einen senkrechten Schacht zu leiten, der im Flussbett verankert ist. Im Schacht durchströmt es eine Turbine und gelangt durch einen waagerechten Schacht wieder nach außen.

Je nach nutzbarer Wassermenge können ein, zwei oder mehr Module nebeneinander in das Flussbett integriert werden. Neuartig ist auch die kompakte Einheit aus Turbine und Generator, die sich ganz ohne Getriebe im Schacht installieren lässt. Bei herkömmlichen Wasserkraftwerken ist der Generator in einem Extra-Gebäude am Ufer untergebracht. Bei Rutschmanns Kompaktvariante steht dort nur ein kleines Häuschen mit der Regelungstechnik. Gebaut werden muss also lediglich im Bereich des Wehrs.

Seit einiger Zeit erproben die Wissenschaftler das Konzept nun in einer 35-kW-Versuchsanlage im Maßstab 1:5 im oberbayerischen Obernach. Sie wollen unter anderem herausfinden, was diese Form der Wasserkraft für Fische bedeutet. Das Bayerische Ministerium für Umwelt wollte von den Wasserbauern etwa wissen, ob Fische, die kleiner als 20 Zentimeter sind, Schaden nehmen könnten. Denn sie passen durch die Stäbe des Rechens, der die Turbine vor Treibholz und Steinen schützt.

"Und zuletzt machten wir sogar noch Tests mit Fischen von fünf bis zehn Zentimeter Länge", sagt Rutschmann. Nach drei Jahren war klar: Die Gefahr für Fische und andere Wasserorganismen, in die Turbine gezogen oder gegen den Rechen gepresst zu werden, ist sehr gering. Denn das Wasser wird nicht komplett in den Schacht geleitet, sondern fließt teilweise über den Schacht hinweg und hinter der Turbine wieder in den Fluss. Die Fische folgen diesem Weg und geraten nicht in Gefahr.

Rutschmann betont: "Unser Konzept ist eines der am intensivsten untersuchten Kraftwerkskonzepte weltweit." Wirtschaftlich soll es ebenfalls sein. Als Baumaterial dient Fer-tigbeton, die Kleinturbinen sind standardisiert und günstig zu fertigen. Die Baukosten lassen sich so laut Rutschmann verglichen mit normalen Wasserkraftwerken deutlich reduzieren.

Verwendung finden könnte die Technik zuerst in Bayern. Dort soll der Anteil der Wasserkraft am Strombedarf um zwei Prozent auf etwa 17 Prozent steigen. Die Entwicklungen wie jene der TU München könnten etwa ein Drittel dieses Anstiegs liefern – und zwar jenen Teil, der auf Neubauten zurückgeht. Momentan stockt der Ausbau jedoch. Eigentlich war das erste Pilot-Schachtkraftwerk in voller Größe bereits fest eingeplant. Es sollte an der Loisach bei Großweil liegen "und 2,4 Millionen Kilowattstunden im Jahr liefern", erläutert Rutschmanns Kollege Albert Sepp. Lokalpolitiker und Energieversorger waren als Partner bereits an Bord, die Genehmigung war erteilt. Nun jedoch liegt die Pilotanlage auf Eis.

Der Bund Naturschutz und der Landesfischereiverband hatten Klage beim Bayerischen Verwaltungsgericht eingereicht. Das Projekt liege in einem geschützten Flora-Fauna-Habitat, zudem sei der Eingriff in die Landschaft zu umfangreich. Die Forscher sehen den Konflikt erstaunlich gelassen. Es mag auch daran liegen, dass ihr Konzept inzwischen auch im Ausland von Nordamerika bis Asien auf reges Interesse stößt.

Dort sieht Rutschmann ohnehin die große Zukunft der Kleinwasserkraft. Vor allem in Schwellen- und Entwicklungsländern "wird ein gewaltiger Zubau von Wasserkraft unweigerlich kommen". Denn in vielen Gebieten der Erde fehlt ein flächendeckendes Stromnetz. Flüsse aber gibt es oft genug. (bsc)