Wie Energyfische Strom in Flüssen erzeugen können
Wie arbeiten moderne Schwarmkraftwerke mit Energyfischen? Und wie reagieren sie auf Fische oder Hochwasser? Ein Überblick über das Projekt eines bayerischen Unternehmens im Rhein bei St. Goar – und darüber hinaus.
Vom Ufer aus bleiben sie nahezu unsichtbar, doch unter der Wasseroberfläche des Rheins nutzen die sogenannten Energyfische die Strömung des Flusses, um Energie zu gewinnen. Das Unternehmen Energyminer mit Sitz im oberbayerischen Gröbenzell hat bei St. Goar in Rheinland-Pfalz erstmals drei dieser schwimmenden Anlagen installiert. Weitere 121 sollen den Schwarm bis zum Ende des Jahres vervollständigen, der schon bald Strom ins öffentliche Netz einspeisen soll.
Nach Angaben des Unternehmens handelt es sich dabei nicht nur um das erste große Projekt, sondern auch um das erste Wasserkraftwerk dieser Art. Offiziell trägt das Projekt den Namen Energyfish.
Wie arbeiten die Energyfische?
Bei den Anlagen handelt es sich laut der technischen Leiterin Chantel Niebuhr um schwimmende Strömungskraftwerke, die die natürliche Energie von Flüssen nutzen. Die einzelnen Energyfische sind ungefähr so groß wie ein kleines Auto, konkret messen sie 2,40 Meter in der Breite, 1,40 Meter in der Höhe und 2,80 Meter in der Länge. "Jede Anlage hat zwei Rotoren, die sich durch die Strömung zu drehen beginnen", erklärt Niebuhr. "Die dabei entstehende Energie wandelt ein Generator, der ebenfalls in jedem der Energyfische vorhanden ist, in Strom um."
Ein Ankerseil fixiert die Anlagen am Flussbett. Entlang dieses Seils verläuft ein Stromkabel zum Grund des Flusses und von dort weiter an Land. "Dort wandelt eine Landbox den Strom um und macht ihn damit netzkonform", sagt Niebuhr. "Dann kann der Strom eingespeist werden." Durch das Schwarmkonzept, also den Einsatz mehrerer Energyfische an einem Standort, lassen sich die Kraftwerke flexibel an unterschiedliche Bedingungen anpassen.
Wie viel Strom liefert ein Schwarmkraftwerk?
Laut Unternehmensangaben erzeugen 100 Anlagen durchschnittlich rund 1,5 Gigawattstunden Strom pro Jahr. Das entspricht etwa dem Bedarf von rund 470 Haushalten. Die tatsächliche Leistung hängt jedoch stark von der Fließgeschwindigkeit am jeweiligen Standort ab und kann bei höherer Geschwindigkeit entsprechend steigen.
Können Energyfische in jedem Fluss eingesetzt werden?
Voraussetzung ist laut Energyminer, dass der Fluss an der vorgesehenen Stelle mindestens etwa einen Meter tief ist und eine Fließgeschwindigkeit von mindestens einem Meter pro Sekunde erreicht. "Wir brauchen weder Staudämme noch andere Veränderungen des Flusses selbst, wir nehmen nur einen kleinen Teil des Querschnitts ein, der Fluss bleibt so natürlich, wie er ist", sagt Georg Walder, der Energyminer gemeinsam mit Richard Eckl führt.
Was geschieht bei Hochwasser?
Im Falle von Hochwasser sinken die Anlagen ab und vermeiden so Kollisionen mit Treibgut. Durch die erhöhte Fließgeschwindigkeit werden die Energyfische nach unten gezogen, während die Anker sie sichern, wie Niebuhr erläutert. "Das funktioniert rein physikalisch, dafür braucht es keine eingebaute Technik, die im Zweifel kaputtgehen könnte", sagt die technische Leiterin.
Sind Energyfische gefährlich für Fische?
Mit der Frage der Umweltverträglichkeit hat sich eine Studie der Technischen Universität in München im Auftrag von Energyminer befasst. Bei klassischen Wasserkraftwerken könne die Sterblichkeit von Fischen erheblich sein, erklärt Jürgen Geist, Professor für Aquatische Systembiologie an der TU München. Sie hänge unter anderem von der Drehzahl der Turbine oder der Fallhöhe ab. Unter ungünstigen Bedingungen könne jeder zweite Fisch sterben, so Geist.
Bei hydrokinetischen Wasserkraftanlagen – zu denen auch die Energyfische zählen – lasse sich jedoch feststellen, dass sie deutlich geringere Auswirkungen auf den Lebensraum der Fische haben als konventionelle Kraftwerke, sagt der Professor. Die Tiere hätten mehr Möglichkeiten, die Anlagen zu umschwimmen. Der Betrieb der Energyfisch-Anlage habe das Verhalten der Fische im untersuchten Gewässerabschnitt laut Geist nicht beeinflusst.
Welche Vorteile bietet Wasserkraft allgemein?
Nach Angaben des Geschäftsführers des Bundesverbandes Deutscher Wasserkraftwerke (BDW) e.V., Helge Beyer, ist Wasserkraft nicht nur eine bedeutende erneuerbare Energiequelle, sondern auch die älteste. Ein besonderer Vorteil der Stromerzeugung aus Wasserkraft ist seiner Ansicht nach die Qualität der Energie.
"Die Energie ist stetig, das heißt, sie ist stabil und verlässlich verfügbar und nicht schwankend wie etwa Solar- oder Windenergie, die nunmal von instabilen Faktoren abhängig ist", sagt Beyer. Dadurch stabilisiere Wasserkraft die Netze, erhöhe die Versorgungssicherheit und stärke die Krisenresilienz.
Womit überzeugen die Energyfische zusätzlich?
Dem Energyminer-Co-Chef Walder zufolge können Energyfish-Schwarmkraftwerke deutlich schneller genehmigt werden als klassische Wasserkraftwerke. Er spricht von einer ungefähren Dauer von drei bis sechs Monaten. Zudem lassen sich die Anlagen schnell installieren, ergänzt Niebuhr. Laut Unternehmensangaben dauert das Einsetzen von zehn Energyfischen etwa drei Tage. Zum Vergleich: Bei konventionellen Wasserkraftwerken dauert es laut BDW-Chef Beyer etwa sieben Jahre, bis eine Modernisierung oder ein Neubau genehmigt wird.
Heißt es nun: neue gegen alte Wasserkraft?
Nein, aus Sicht von Walder nicht: "Wir sind nicht gegen klassische Wasserkraftwerke – im Gegenteil: Wir sehen uns als Ergänzung." Die verschiedenen Systeme verfolgten unterschiedliche Ziele. "Während es bei den großen Anlagen darum geht, möglichst viel Ertrag zu haben, wollen wir bisher ungenutztes Potenzial erschließen – also vor allem die Flussabschnitte erschließen, die für klassische Wasserkraftwerke nicht geeignet sind."
Was kostet Strom aus einem Energyfisch?
Die Stromgestehungskosten liegen laut Unternehmen inklusive Investitions-, Betriebs- und Wartungskosten bei rund acht Cent pro Kilowattstunde. Für Investoren der Schwarmkraftwerke ergibt sich demnach eine durchschnittliche Jahresrendite von mindestens acht Prozent über eine Projektlaufzeit von 20 Jahren.
Könnte Deutschland vollständig mit Energyfischen versorgt werden?
Die technische Leiterin von Energyminer ist überzeugt, dass die Technologie aufgrund zahlreicher potenzieller Standorte für einen breiten Einsatz geeignet ist. Eine Potenzialstudie habe ergeben, dass das technische Potenzial allein in der DACH-Region 50 Terawattstunde beträgt.
Eine einzelne Technologie kann laut einem Sprecher des Bundesverbandes der Energie- und Wasserwirtschaft jedoch nicht den gesamten Energiebedarf Deutschlands decken. "Dafür braucht es ein breites, aufeinander abgestimmtes Zusammenspiel verschiedener Erzeugungsformen, Infrastrukturen und Speichern", erklärt er. Dennoch seien Projekte wie Energyfish wichtige Impulse für ein klimaneutrales und resilientes Energiesystem.
