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Strom aus dem Rhein: Schwimmendes Minikraftwerk soll Energie wandeln

© Aqualibre GmbH
Eine Stromboje in der Donau. © Aqualibre GmbH

| Kira Crome |

Im Mittelrhein nahe St. Goar entsteht in einem Nebenarm abseits der Fahrrinne ein innovatives Miniflusskraftwerk: Dort werden 16 Unterwasserturbinen installiert, die dem Fluss kinetische Energie entziehen sollen. Jede „Stromboje“ kann rein rechnerisch bis zu 100 Haushalte mit erneuerbarem Strom aus Wasserkraft versorgen, versprechen die Entwickler. Vorbild ist ein ähnliches Projekt in der Donau bei Wachau in Österreich.

In Höhe von Flusskilometer 560 bei St. Goar liegt eine langgestreckte Insel im Rhein. Sie trennt den breiten Strom von einem schmalen Nebenarm. Das sogenannte Prinzensteiner Fahrwasser ist schon seit den siebziger Jahren für die Berufsschifffahrt gesperrt. Hier – wie im weiteren Verlauf des Oberen Mittelrheintals, das die UNESCO zum Weltkulturerbe erklärt hat – ist die Strömung des Rheins besonders stark und das Flussbett mehrere Meter tief. Gute Bedingungen für das Projekt „MittelrheinStrom“: Das schwimmende Miniflusskraftwerk soll dem Rhein kinetische Energie entziehen und in Strom wandeln.

Möglich macht das eine Erfindung, die in Österreich entwickelt wurde: die Stromboje. Mit dieser Innovation wird bereits in der Donau bei Wachau östlich von Wien die Kraft des Wassers zur Energiewandlung genutzt. Was aussieht wie ein Torpedo, ist eine Unterwasserturbine. 11 Meter lang und etwa 7 Tonnen schwer. Innen dreht sich ein zweiflügeliger Rotor von zweieinhalb Metern Durchmesser, den die Flussströmung antreibt. Um den Rotor ist ein Diffusor angebracht, der den nutzbaren Querschnitt vergrößert und die Strömung am Rotor erhöht. Ein integrierter getriebeloser Generator wandelt die Energie, die über einen Transformator am Ufer als Strom ins Netz gespeist wird. Damit die Stromboje frei in der Strömung schweben kann, wird sie an langen Stahlketten im Flussgrund verankert. „Schwimmkörper halten die Turbine knapp unter der Wasseroberfläche, wo die Strömung am stärksten ist“, sagt Konstrukteur Fritz Mondl vom Hersteller Aqua Libre. So wandelt die Stromboje Energie bei jedem Wasserstand, auch bei Hochwasser. Die Steuerungselektronik sorgt dafür, dass sich die Drehzahl des Generators an die jeweilige Fließgeschwindigkeit anpasst.

Flussströmung energetisch nutzen
Im Rhein-Nebenarm bei St. Goar wollen die Unternehmer Norbert Burkart und Christian Hanne, die das Projekt MittelrheinStrom betreiben, die österreichische Erfindung nach Deutschland holen und einen Schwarm von 16 Strombojen installieren. Anders als in der norddeutschen Tiefebene ist die Rheinströmung hier auf der sogenannten Bergstrecke im Oberen Mittelrheintal für den Betrieb der Bojen stark genug. Bei einer mittleren Fließgeschwindigkeit von 3,3 Metern pro Sekunde, die im Prinzensteiner Fahrwasser erreicht wird, liegt die Nennleistung einer Stromboje bei 65 Kilowatt. Bei 4 Metern pro Sekunde sind es schon 100 Kilowatt. „Nach den Berechnungen an unserem Standort kann eine Turbine jährlich etwa 400.000 Kilowattstunden Strom erzeugen“, sagt Burkart. So viel, wie – rein rechnerisch – 100 Haushalte durchschnittlich im Jahr an Strom verbrauchen. Der geplante Strombojen-Park spare im Vergleich zu Strom aus Braunkohle jährlich knapp 6.000 Tonnen Treibhausgase ein, schätzt der Projektleiter.

Die Strombojen bieten eine Reihe von Vorteilen gegenüber anderen Erneuerbare-Energien-Anlagen, argumentieren die Strombojen-Entwickler. Anders als Windenergie- und Photovoltaikanlagen erzeugen die schwimmenden Turbinen unabhängig von Wetterbedingungen und Tageszeiten verlässlich regenerativen Strom. Nur bei Niedrigwasser und geringerer Fließgeschwindigkeit sinkt die Menge. Durch die Konstruktion der Anlagen können die Miniflusskraftwerke auch Hochwasser unbeschadet überstehen und nach Angaben der Entwickler auch dann noch Strom liefern, wenn manche klassischen Laufwasserkraftwerke abgeschaltet werden müssen.

Monitoring prüft Auswirkungen auf die Fischwelt
Außerdem kommt die Lösung ohne große Bauwerke aus, die das Landschaftsbild verändern, macht keinen Lärm und sei ungefährlich für die Fischwelt. „Der Rotor ist ein sogenannter Langsamläufer, der sich maximal 120 Mal in der Minute dreht“, erklärt Mondl. Versuche während des Dauerbetriebs der Strombojen in der Donau bei Wachau hätten keine Beeinträchtigungen für Fische gezeigt. Vermutlich würden die Fische durch die Schwingungen, die die Strom-Boje im Betrieb durch den Rotor abgibt abgehalten, durch die Abweiserstäbe zu schwimmen. Flussaufwärts müssten Fische die doppelte Strömungsgeschwindigkeit im Auslauf des Diffusors überwinden, um in die Boje einzuschwimmen.

Ob Fische im Rhein das tun, soll ein Fischmonitoring zeigen, das die Genehmigungsbehörde den MittelrheinStrom-Betreibern vorgeschrieben hat. „Dafür wird im September ein Vorserienmodell installiert, das eigens für das Monitoring mit Videokameras ausgestattet ist“, sagt Burkart. Die aufgezeichneten Daten sollen die bisherigen Erkenntnisse von den Anlagen in der Donau erweitern. „Da die Datenlage zum Fischverhalten, insbesondere der Langdistanzwanderfische im Rhein bisher nicht sehr umfangreich ist, verspricht unser Fischmonitoring neue Erkenntnisse“, so Burkart. Dafür sollen Lachse teilweise mit Transpondern versehen werden, die von Antennen an der Strom-Boje ausgewertet werden können.

Energiegenossenschaft und eigene Strommarke geplant
Seit 2011 ist die Flusskraftwerk-Erfindung in der Donau bei Wachau im Betrieb. Im Standort am Rhein sind die Vorbereitungsarbeiten abgeschlossen. „Wir sind mitten in der Umsetzung des Projekts“, berichtet Burkart. Im April lief der eigens gebaute Montage- und Wartungskatamaran vom Stapel. Von der schwimmenden Arbeitsplattform aus wurden sechs Meter tiefe Löcher in den Flussgrund getrieben, um jede Stromboje in ihre Verankerungen einhängen zu können. „Aufgrund der Vorgaben des EEG wollen wir nun die insgesamt 16 Strom-Bojen in zwei Runden mit je acht Turbinen installieren“, sagt Burkart. Die Lieferung der ersten acht Strombojen werde für November erwartet. Finanziert wird das Projekt über eine Kommanditgesellschaft, die die bisherigen Arbeiten, insbesondere auch den Bau des Montage- und Wartungskatamarans, sichergestellt hat. Derzeit bereiten die Projektbetreiber die Gründung einer Energiegenossenschaft vor, die weitere Beteiligungsmöglichkeiten eröffnen soll. Wenn der erste Strom fließt, soll für den Vertrieb eine eigene Strommarke etabliert werden.