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Wird künftig in Deutschland mehr oder weniger Strom aus Wasserkraft erzeugt ?

Von Eberhard Wagner
(
Eberhard.Wagner@energie-fakten.de, )Wagner

Vorbemerkung

Im Text werden folgende Dimensionen verwendet:
Kraftwerks-Leistung Kilowatt
Megawatt
kW
MW
1 MW = 1.000 kW
Wasserkraftstrom,
Strom-Erzeugung und Regeljahreserzeugung 
Kilowattstunde
Megawattstunde
Gigawattstunde
Terawattstunde
kWh
MWh
GWh
TWh
 
1 MWh
1 GWh
1 TWh
 
=
=
=
 
1.000 kWh
1.000 MWh
1.000 GWh
Werte bezogen auf ein Jahr (per annum) z. B. 1 TWh/a.

Ergebnis-Zusammenfassung

Bis 2015 ist von einem weiteren leichten Anstieg der jährlichen regenerativen Wasserkraft-Nutzung auszugehen. Diese Zunahme kann in einem ähnlichen Umfang wie in den vergangenen Jahrzehnten liegen, nämlich summiert etwa 1 TWh (pro Jahrzehnt) bis 2015. Dann würde jährlich erneuerbarer Wasserkraft-Strom mit etwa 21 TWh/a (so genannte Regeljahreserzeugung) zur Verfügung stehen.

Abzuwarten ist die Wirksamkeit einschränkender Aspekte, wie Genehmigungsauflagen, Beendigungen von Konzessionen und wirtschaftliche Gegebenheiten. Diese können durchaus zu einer Stagnation, aber auch mittelfristig zu einer Verminderung der Wasserkraftnutzung führen.

Einzelheiten

In Deutschland wurden im Jahr 2005 etwa 20,5 Milliarden Kilowattstunden (kWh), das sind 20,5 Terawattstunden (TWh), Strom aus regenerativer Wasserkraft gewonnen. Dieser Wert ist die Grundlage für die Beantwortung der Frage, ob in Zukunft etwa gleichviel, mehr oder weniger Wasserkraftstrom erwartet werden kann.

Die entsprechende Kraftwerks-Leistung betrug etwa 3.900 Megawatt (MW). Die Leistung der Kraftwerke hat bei dieser Analyse eine nachrangige Bedeutung, obwohl die gesicherte Stromversorgung eine unmittelbare Gleichheit von „Kraftwerks-Leistung“ und vom „Verbraucher in Anspruch genommener Leistung“ (Kilowatt) zwingend voraussetzt.

Bei der Beurteilung der Wasserkraft-Nutzung sind einige Sachverhalte zu beachten, die voran gestellt werden.

Regeljahreserzeugung

Die unmittelbare  Stromerzeugung aus „Naturenergien“ ist stark abhängig vom jährlichen Dargebot, z. B. Windgeschwindigkeiten für Windkraft-Anlagen, Sonneneinstrahlung für Photovoltaik-Anlagen oder eben Regenaufkommen und Schneeschmelze für Wasserkraft-Anlagen. Die jährlichen Abweichungen von einem Durchschnittswert vieler zurückliegender Jahre können beträchtlich sein. Bei der Wasserkraftnutzung sind extreme Abweichungen von der sog. Regeljahreserzeugung zwischen etwa 80 und 120 Prozent (KEW-Wert, siehe unten) festgestellt worden.

Wenn man die langfristige Entwicklung der Wasserkraft-Nutzung beurteilen will, sind die realen jährlichen Stromerzeugungswerte mit einem durchschnittlichen Wert aus vielen Jahren rechnerisch zu verknüpfen. Diese „Korrekturen“ sind mit dem sog. „Koeffizienten der Erzeugung aus Wasserkraft – KEW-Wert“ möglich. Ein 100 Prozentwert bedeutet, dass die Jahreserzeugung genau dem langjährigen Erzeugungs-Mittelwert entspricht. Der KEW-Wert für 2005 ist mit 102 Prozent anzunehmen. Es handelte sich demnach um ein etwa durchschnittliches Wasserkraft-Jahr.

Kraftwerks-Arten

Die Stromerzeugung aus regenerativen Wasserkräften ist nur in Anlagen möglich, die unmittelbar einen Wasserzufluss oder zeitlich verzögert (bedarfsabhängig), gespeichertes Wasser nutzen, welches aufgrund natürlicher Gegebenheiten (Regen) in Speichern gesammelt worden ist. Das ist durch Laufwasser- und Speicherwasser-Kraftwerke möglich. Auch die Stromerzeugung im Zuge von Trinkwasser-Leitungen kann hierzu zählen, wenn das Wasser infolge eines natürlichen Gefälles fließt und nicht vorher durch Pumpen gefördert worden ist.

Eine Besonderheit sind Pumpspeicher-Kraftwerke (PSW). Man unterscheidet PSW mit natürlichem Zufluss und PSW ohne natürlichen Zufluss, auch reine PSW genannt. Ein natürlicher Zufluss liegt vor, wenn typischerweise ein Bach dem Oberbecken eines PSW Wasser zuführt. Die Stromerzeugung aus diesem Wasser ist dann regenerativ. Da PSW nur als relativ große Kraftwerke lohnend sind, reicht der natürliche Zufluss für den Betrieb im Allgemeinen nicht aus. Die überwiegend genutzte Wassermenge ist durch Pumpen dem Oberbecken zugeführt worden (Pumpwasser). Dass bedeutet, die Stromerzeugung aus gepumptem Wasser ist nicht regenerativer Strom.

PSW mit natürlichem Zufluss haben deshalb eine Zwitterstellung. Die PSW-Erzeugung (kWh) aus natürlichen Zuflüssen ist in dem eingangs genannten Wert eingerechnet - und nur diese. Die PSW-Leistung (MW) ist oben nicht berücksichtigt, da diese nicht sinnvoll in die genannten Teile (regenerativ und nicht regenerativ) getrennt werden kann. Die regelmäßig recht hohe Gesamt-Kraftwerksleistung würde auch die sonstige „regenerative“ Kraftwerks-Leistung (insbesondere die von Laufwasser-Kraftwerken) „schief“ darstellen. Bereits die Leistung von Speicherwasser-Kraftwerken beeinflusst Gesamtanalysen, weil die Ausnutzung dieser Anlagen relativ niedrig ist (etwa 2.000 gegen etwa 5.000 h/a bei Laufwasser-Kraftwerken). Hierzu geben die am Ende des Textes genannten Beiträge in den Energie-Fakten weitere Informationen.

Ursachen von Missverständnissen

Beide vorstehenden Abschnitte sind bei deren Nichtbeachtung vielfach die Ursache von Fehlbeurteilungen der Wasserkraftnutzung. Bedauerlicherweise beachten auch viele Studien und Statistiken diese Aspekte nicht bzw. unzureichend.

Rückblick

In den vergangenen drei Jahrzehnten hat die Stromerzeugung aus regenerativer Wasserkraft um etwa 1 TWh je Jahrzehnt zugenommen. Das Regelarbeitsvermögen betrug 2005 etwa 20 TWh. Die Erzeugung von 1 TWh bedingt eine Kraftwerks-Leistung von etwa 200 MW in Laufwasser-Kraftwerken bei einer Ausnutzungsdauer (Slang: „Volllastbenutzungsstunden“) von etwa 5.000 h/a. Hieraus ist abzuleiten, dass der durchschnittliche Zubau in jedem Jahr nur bescheidene 20 MW betragen hat. Bedeutende Zubauten an größeren Flüssen sind in jüngerer Zeit also nicht erfolgt.

Wasserkraft-Potenzial

Bis 1990 sind viele Studien über konkrete Anlagen-Standorte publik geworden. Hinzu kamen Untersuchungen für die Neuen Bundesländer. Bis zur Wiedervereinigung Deutschlands war die regenerative Wasserkraft-Nutzung dort minimal gewesen. Aus den Untersuchungen ergibt sich ein technisches Wasserkraft-Potenzial (Regeljahreserzeugung) für Deutschland von etwa 25 TWh/a. Potenziale an der Elbe und an der Oder sind nicht berücksichtigt worden. Deren Nutzung ist aus ökologischen und wirtschaftlichen Gründen auch längerfristig nicht abzusehen. Demnach wird derzeit (2005) dieses Potenzial zu etwa 80 Prozent genutzt (20 zu 25 TWh/a).

Was ist zu erwarten?

Man kann auch die Frage formulieren: Wie und wann können die noch vorhandenen Standort-Potenziale von zusammen etwa 5 TWh/a realisiert werden? Weiter: Ist dieses Potenzial durch viele kleinere Anlagen oder eher durch wenige große Anlagen ausschöpfbar?

Kleine Anlagen

Statistiken belegen, dass derzeit etwa 5.700 Anlagen mit einer Einzel-Leistung bis 1.000 kW (übliche Abgrenzung für kleine Anlagen) mit einer Gesamtleistung von etwa 580 MW existieren. Im Durchschnitt beträgt die Anlagen-Leistung demnach 102 kW. Die Erzeugung in diesen Anlagen betrug im Jahr 2005 etwa 2,2 TWh. Eine Erzeugung von 5 TWh/a würde also mindestens weitere 13.000 Standorte bedingen, denn die ergiebigeren Standorte werden bereits genutzt. In Kenntnis der vorhandenen (kleinen) Flüsse und Bäche dürfte einsichtig sein, dass diese Standorte nicht vorhanden sein können.

Größere Anlagen

Wasserkraftwerke an deutschen größeren Mittelgebirgsflüssen haben im Durchschnitt Einzel-Leistungen von etwa 2 MW (Neckar, Ruhr), 3 MW (Main, Fulda), 6 MW (Weser) und 15 MW (Mosel). Bei einer Einzel-Leistung eines Kraftwerks von 5 MW und einer Erzeugung von 25 GWh/a wären etwa 200 Standorte notwendig, um das Potenzialziel zu erreichen. Ein Blick auf die Landkarte wird auch hierzu keine Flüsse offenbaren, die diese Forderung erfüllen können. Noch dazu mit der Kenntnis, dass die wesentlichen deutschen Flüsse bereits über Kraftwerke (Kraftwerksketten, hintereinander liegende Kraftwerke) verfügen.

Große Anlagen an großen Flüssen

Die Potenzial-Studien zeigen, dass weitere Zuwächse wesentlich nur durch große Anlagen an den großen Flüssen möglich sind.

2011 wird der Ersatzbau des Kraftwerkes Rheinfelden am Hochrhein in Betrieb gehen (Inbetriebnahme Rheinfelden alt 1898!). Die Leistung erhöht sich von 26 MW auf 100 MW, die Erzeugung von 190 auf 600 GWh/a. Da es sich um ein sog. Grenzkraftwerk handelt, teilen sich Deutschland und Schweiz die Produktion hälftig.

Bedeutsam sind auch Erweiterungen vorhandener Kraftwerke, deren Wasserzufluss bisher nicht ausreichend genutzt wird. Zu nennen sind z. B. die Projekte Iffezheim (Oberrhein) und Albbruck-Dogern (Hochrhein). Der Leistungsgewinn würde für beide Standorte etwa 62 MW, die zusätzliche Erzeugung etwa 250 GWh/a sein. Beide Standorte sind allerdings ebenfalls Grenzkraftwerke.

Weitere große Standorte befinden sich an der Salzach und am Oberrhein flussabwärts von Iffezheim. Beide Flussgebiete unterliegen sog. Flusssohlen-Eintiefungs-Vorgängen. Flüsse haben die Eigenschaft, je nach der Festigkeit der Flusssohle (Geologie), sich mehr (besonders bei Hochwasser)  oder weniger schnell einzutiefen. Das kann erheblich die Schifffahrt behindern und zu Grundwasser-Senkungen in den benachbarten Auen führen (Absterben von Wäldern und Bäumen). Auch Straßen, Schienenwege, Brücken und Hafenanlagen werden gefährdet. Abhilfe kann durch das gezielte Einbringen von Steinen in den Fluss als (jährliche) Dauermaßnahme oder durch Querbauwerke erreicht werden. Es drängt sich geradezu auf, diese Querbauten als Kraftwerke zu konzipieren. Der Mehrzwecknutzen ist augenfällig.

Genehmigungsprobleme

Der dargelegte relativ geringe Zubau von Wasserkraftnutzungen in den vergangenen Jahrzehnten hat einmal seine Ursachen in einer mehr und mehr restriktiv wirkenden Umweltgesetzgebung (Wasserhaushaltsgesetz auch in folge der EU-Wasser-Rahmen-Richtlinie). Auch der Betrieb bestehender Anlagen, wird durch vielfältige Auflagen erschwert: Mindestwasserabgaben bei sog. Ausleitungs-Kraftwerken, Beseitigung von Geschwemmsel, Auflagen für die Gestaltung von Einlaufrechen (das sind Schutzgitter vor den Anlagen), Bau von Fischtreppen, nicht energetisch nutzbare Wehrüberläufe zur Flusswasserbelüftung usw. Zum anderen sind im liberalisierten Strommarkt neue Wasserkraft-Anlagen gegenüber anderen Techniken in der Regel nicht konkurrenzfähig. Erst seit 2002 hat das Erneuerbare-Energien-Gesetz eine marginale Erleichterung geschaffen, dies bei der Erfüllung besonderen Bedingungen.

Als ein weiteres Problem für die Zukunft der gesamten Wasserkraftnutzung sind die nunmehr laufend anstehenden Beendigungen der Konzessionen sehr alter – funktionstüchtiger - Kraftwerke. In der Fachliteratur ist eine „Kraftwerk-Sterbetafel“ bekannt. Der Genehmigungsgeber (der Bund oder das jeweilige Land) hat es in der Hand, einen Weiterbetrieb zu ermöglichen, wobei es ihm frei steht, erschwerende Betriebsauflagen zu erteilen, was auch meistens erfolgt. Der bisherige Betreiber kann das akzeptieren (wirtschaftliche Abwägungen), oder es kann ein neuer Betreiber tätig werden. Faktum ist aber auch, dass eine Staustufe nicht ohne weiteres zurückgebaut werden kann. An den Standorten haben sich in den Jahrzehnten der Wasserkraftnutzung meist andere, aber ebenso wertvolle Ökosysteme gebildet. Auch die Schifffahrt oder z. B. die Trinkwassergewinnung (wenn mit Wasserkraft-Anlagen in Verbindung stehend) haben eine Bestandsbedeutung.

Gerade bei der Wasserkraftnutzung, eine erneuerbare Energie, stellt sich die Kardinalfrage: Was will die Gesellschaft und mit welcher Gewichtung?

CO2-freie Stromerzeugung, Naturschutz, Landschaftsschutz, Mehrzwecknutzung, Wirtschaftlichkeit, Konzessionszeiten, Bürgerinitiativen, Absichten politischer Parteien pro und kontra, sind für einen Interessenten eine wenig transparente und verlässliche Grundlage für Bauvorhaben.

Ergebnis

Bis 2015 ist von einem weiteren leichten Anstieg der jährlichen regenerativen Wasserkraft-Nutzung auszugehen. Diese kann in einem ähnlichen Umfang wie in den vergangenen Jahrzehnten liegen, nämlich summiert etwa 1 TWh bis 2015. Dann würden als Regeljahreserzeugung etwa 21 TWh/a zur Verfügung stehen.

Abzuwarten ist die Wirksamkeit einschränkender Aspekte, wie Genehmigungsauflagen, Beendigungen von Konzessionen und wirtschaftliche Gegebenheiten. Diese können durchaus zu einer Stagnation, aber auch mittelfristig zu einer Verminderung der Wasserkraftnutzung führen. 

Siehe auch:

Dieser Beitrag wurde am 25. Januar 2007 veröffentlicht, am 19.3.2009 aktualisiert.
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