Der Strom

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Hier werden folgende Themen dargestellt:
	> Ertragsprognose
	> Varianten der Stromerzeugung
	> Übersicht der Ertragsabschätzung
	> Zusammenfassung

Ertragsprognose

Die einzige und zentrale Aufgabe eines modernen Wasserkraftwerkes ist es, elektrischen Strom zu erzeugen. Dabei kommt es im Wesentlichen auf die Menge des abfließenden Wassers und die verfügbare Höhendifferenz an einer Staustufe an. Letztere entspricht der Fallhöhe des über das Wehr strömenden Wassers und wirkt sich direkt auf die sog. potenzielle Energie aus, welche den Großteil der nutzbaren Energie des Wassers ausmacht. Dem gegenüber spielt - entgegen einer weit verbreiteten Ansicht - die sog. kinetische Energie, also jene Energiemenge, welche im strömenden Wasser enthalten ist, nur eine untergeordnete Rolle.

Um nun im Vorfeld der Realisierung eines Wasserkraftwerkes eine Aussage über die zu erwartende Strommenge treffen zu können, müssen möglichst genaue Daten zu den Abflußmengen und den Fallhöhen im Laufe eines Jahres verfügbar sein. Da sowohl der Abfluß, aber auch die damit in Verbindung stehende nutzbare Fallhöhe nicht nur im Laufe eines Jahres schwanken, sondern auch in verschiedenen Jahren Unterschiede aufweisen, ist es natürlich vorteilhaft für die Ertragsprognose, wenn diese Daten über mehrere Jahre vorliegen und daraus ein Mittelwert gewonnen werden kann. Abflußschwächere Jahre können so mit abflußstärkeren vermittelt werden.

Am Standort Bonaforth, ca. 100 m unterhalb der Wehranlage, befindet sich ein Meßpegel, welcher Was­ser­stände und Abflußmengen der Fulda kontinuierlich aufzeichnet. Dies ist von großer Bedeutung, da mit Hilfe dieser nah an den Standorten gewonnenen Daten vergleichsweise gute Ertragsprognosen für die mögliche Strom­erzeugung durch die beiden geplanten Wasserkraftwerke in Wilhelmshausen und Bonaforth erstellt werden können.

Neben den Tagesmittelwerten für den Abfluß der Fulda am Pegel liegen Ablesewerte der Pegellatten an den Staustufen jeweils im Ober- und im Unterwasser (d. h. vor und hinter dem Stau) vor. Aus letzteren kann die nutzbare Fallhöhe errechnet werden, während die Abflußwerte in Verbindung mit der zugehörigen Fallhöhe und dem spezifischen Wirkungsgrad der Turbinen die Ermittlung der Leistung und damit der Energieerzeugung erlauben.

Derzeit werden die Stauwehre im Winter vom 15. 12. bis 31. 03. des Folgejahres gelegt, das heißt, der Aufstau verschwindet und die Stromerzeugung kommt in dieser Zeit zum Erliegen. Andererseits kann das zuständige Wasser- und Schifffahrtsamt Hann. Münden (WSA) bei niedriger Wasserführung in Fulda und Weser den Zielstau an beiden Wehren um bis zu 30 cm erhöhen, damit ein Wasserpolster vorgehalten werden kann, mit dessen Hilfe die Schifffahrt in der Weser bei Niedrigwasser unterstützt werden kann. Meldet ein Schiff bedarf an, so kann dieses Wasserpolster dann sehr kurzfristig abgegeben werden, um eine zusätzliche "Handbreit Wasser unterm Kiel" zur Verfügung zu stellen. Sollte diese Wassermenge aus dem Edersee zugespeist werden, könnte deren Laufzeit bis in die Weser u. U. zu lange dauern. Da die Schifffahrt in dem vorgesehenen Zeitraum für diese Stauerhöhung keine permanente Zuspeisung er­for­dert, führt der Anstau zu einer Steigerung des möglichen Stromertrages durch die Wasserkraftwerke. Da so geringe Abflüsse hauptsächlich im Sommer vorkommen, plant das WSA während des Sommers für ca. fünf Monate den Überstau als zusätzliches Wasserposter vorzuhalten. Diese Annahme geht in die Ertragsprognose ein.

Beide Regelungen der Stauhaltung sollen in einem nachgeschalteten Genehmigungsverfahren dahin­gehend geändert werden, daß einerseits die winterliche Staulegung nicht mehr an ein Datum gebunden wird, sondern bedarfsgerecht an die Abflüsse in der Fulda, das heißt, bei Hochwasser werden die Stauklappen nach den Erfordernissen gelegt, während sie bei normalen Abflüssen im Winter aufgerichtet bleiben. Andererseits soll die zusätzliche Stauerhöhung nicht nur bei niedriger Wasserführung (wie oben erläuter also vornehmlich in den Sommermonaten) gehalten werden, sondern ganzjährig. Dies führt zu unterschiedlichen Varianten beim Stromertrag:

Varianten der Stromerzeugung

Die Tagesdaten vom 1. Januar 2001 bis 31. Dezember 2008, also über acht volle Kalenderjahre wurden zur Ertragsermittlung herangezogen. Dabei ergeben sich unter Berücksichtigung der verschiedenen Mög­lichkeiten zur Stauhaltung und deren beabsichtigte Änderungen vier verschiedene Varianten der Strom­er­zeugung:

Variante 1: (minimale Stromerzeugung)

• Die datumsbezogene Wehrlegung im Winter vom 15. 12. bis 31. 03. bleibt bestehen, dadurch fällt der Stau über 3½ Monate eines Jahres weg. Die Kraftwerke stehen in dieser Zeit still.
• Zusätzliche Stauerhöhung um 30 cm wird nur im Sommer (5 Monate von Juni bis Oktober) nach Vorgabe des WSA gehalten, Überstau in der restlichen Jahreszeit unterbleibt.

Variante 2:

• Die datumsbezogene Wehrlegung im Winter vom 15.12. bis 31.03. bleibt bestehen, dadurch fällt der Stau über 3½ Monate eines Jahres weg. Die Kraftwerke stehen in dieser Zeit still.
• Zusätzliche Stauerhöhung um 30 cm kann über die 5 Monate im Sommer hinaus während der gesamten Betriebszeit der Kraftwerke gehalten werden (natürlich nicht in der Zeit, in welcher die Wehrklappen im Winter gelegt und die Kraftwerke stillgesetzt sind).

Variante 3:

• Die datumsbezogene Wehrlegung im Winter vom 15.12. bis 31.03. wird vermieden, dadurch können die Kraftwerke auch in dieser Zeit betrieben werden. Lediglich bei Hochwasser (wenn auch die Wehr­klappen vollständig gelegt sind) werden sie stillgesetzt.
• Zusätzliche Stauerhöhung um 30 cm wird nur im Sommer (5 Monate von Juni bis Oktober) nach Vorgaben des WSA gehalten; Überstau in der restlichen Jahreszeit unterbleibt.

Variante 4: (maximale Stromerzeugung)

• Die datumsbezogene Wehrlegung im Winter vom 15.12. bis 31.03. wird vermieden, dadurch können die Kraftwerke auch in dieser Zeit betrieben werden. Lediglich bei Hochwasser (wenn auch die Wehr­klappen vollständig gelegt sind) werden sie stillgesetzt.
• Zusätzliche Stauerhöhung um 30 cm kann ganzjährig während der Betriebszeit der Kraftwerke ge­halten werden.

Übersicht der Ertragsabschätzung

		Wilhelmshausen	Bonaforth
	max. Betriebswasser	42 cbm/s	42 cbm/s
	Fischwegewasser	0,50 cbm/s	0,50 cbm/s
	Wehrlegung Anfang	15. Dez.	15. Dez.
	Wehrlegung Ende	31. März	31. März
	Wehrlegung bei Hochwasser ab Q	270 cbm/s	270 cbm/s

Pegeldaten Pegel Bonaforth von/bis

01.01.2001 - 31.12.2008

Anmerkungen:

Die etwas niedrigeren Erzeugungswerte des Kraftwerkes Wilhelmshausen resultieren in der Hauptsache aus der Tatsache, dass die Stauwurzel des Staus Bonaforth bis zur Staustufe Wilhelmshausen reicht, d. h., der Rückstau des Oberwassers von Bonaforth macht sich im Unterwasser von Wilhelmshausen bemerkbar. Die nutzbare Fallhöhe in Wilhelmshausen wird dadurch um wenige cm verringert.
Schleusungen durch die Schiffsschleusen am nördlichen Ufer der Fulda sind nicht berücksichtigt, da diese in der Wasser­menge, welche dadurch für die Stromgewinnung verloren geht, nicht ins Gewicht fallen.
Zusätzliche Mehrerträge durch die Wirkung des sog. Ejektor-Effektes bei Öffnung der Unterflur-Klappen bleiben ebenfalls unberücksichtigt, da diese zwar signifikant sein können, aber nicht seriös abgeschätzt werden können.

Zusammenfassung

Der durchschnittliche Stromertrag aus der Wasserkraft an den beiden Standorten liegt je nach Betriebs­weise der Stauwehre also zwischen ca. 6.772.000 kWh/Jahr und 9.782.000 kWh/Jahr.

Zur Veranschaulichung: Dies entspricht etwa dem Stromverbrauch von ca. 6.500 bis fast 10.000 Bundesbürgern. Würde diese Strommenge beispielsweise mit großen Dieselgeneratoren erzeugt werden, so ergäbe dies eine Menge von ca. 1,7 bis fast 2,5 Mio. Liter Dieselkraftstoff, die in jedem Jahr verbrannt werden müssten!

Bei dem in Deutschland derzeit vorhandenen sog. Strom-Erzeugungsmix, also der Zusammensetzung der Energieträger bei der Stromerzeugung im Wesentlichen aus Braunkohle, Steinkohle, Erdgas, Atomkraft, Müll und regenerative Quellen, bedeutet dies eine Einsparung an CO2 von knapp 4.000.000 kg bis über 5.600.000 kg pro Jahr *). Berücksichtigt man noch die Tatsache, dass Wasserkraft über weite Strecken grundlastfähig ist, also beispielsweise die Ver­stromung von Stein- und Braunkohle ersetzten kann, so liegt die CO2-Einsparung sogar (bei Braunkohle) zwischen fast 8.000 t und über 11.000 t in jedem Jahr *).

*) Quelle: Entwicklung der spezifischen Kohlendioxid-Emissionen des deutschen Strommix in den Jahren 1990
    bis 2012, Bundesumweltamt 2013

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Alle Angaben ohne Gewähr!