Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz Ökologisch optimierte Wasserkraft Ein Erfolgsmodell für Bayern? Vortrag beim 3. Bayerischen Wasserkraftforum in Landshut am 23.04.2015 Gregor Overhoff Ufergestaltung am Inn Bildrechte: VERBUND Ministerialrat StMUV- Referat „Talsperren, Flußstaustufen, Polder- und Speichermanagement“ Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz Bruttostromerzeugung in Bayern / Anteil Wasserkraft http://www.energieatlas.bayern.de/thema_wasser.html Folie: 2 Anlagenbestand Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz Struktur der Wasserkraftnutzung in Bayern In Bayern derzeit 4174 Anlagen in Betrieb (Stand April 2015) Große Wasserkraft: = Anlagen mit Ausbauleistung größer 1.000 kW (> 1 MW) • derzeit 235 Anlagen • entspricht ca. 6 % der Anlagen Kleine Wasserkraft: • Kleinanlagen mit Ausbauleistung von 100 - 999 kW: 494 Anlagen • Kleinstanlagen mit Ausbauleistung < 100 kW: 3445 Anlagen • Entspricht ca. 94 % der Anlagen erzeugen 12.225 GWh pro Jahr erzeugen 1.170 GWh pro Jahr = ca. 91% des Stromanteils aus Wasserkraft = ca. 9 % des Stromanteils aus Wasserkraft Öko-WK Vortrag 3. By WK-Forum Folie: 3 Rechtl. Bedingungen Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz Wasserkraftnutzung nach WHG (§ 33 – 35) - ökologische Standards § 33 Mindestwasserführung * Mindestwasser zur Sicherung der Funktions- und Leistungsfähigkeit des Lebensraums… § 34 Durchgängigkeit * (1) Die Errichtung, die wesentliche Änderung und der Betrieb von Stauanlagen dürfen nur zugelassen werden, wenn durch geeignete Einrichtungen und Betriebsweisen die Durchgängigkeit des Gewässers erhalten oder wiederhergestellt wird, soweit dies erforderlich ist, um die Bewirtschaftungsziele nach Maßgabe der §§ 27 bis 31 zu erreichen…. § 35 Wasserkraftnutzung (1) Maßnahmen zum Schutz der Fischpopulation Die Nutzung von Wasserkraft darf nur zugelassen werden, wenn auch geeignete Maßnahmen zum Schutz der Fischpopulation ergriffen werden.“ (2) Nachrüstungspflicht bei bestehenden Anlagen (3) behördliche Prüfung, ob bei vorhandenen und weiter bestehenden Querbauwerken eine Wasserkraftnutzung nach den Standortgegebenheiten möglich ist… * Nachträgl. Anordnungen durch LRA bei bestehenden Anlagen möglich Öko-WK Vortrag 3. By WK-Forum Folie: 4 Rechtl. Bedingungen Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz § 6 WHG Bewirtschaftungsermessen - insbes. für Wasserkraft • • • • Nutzungsgrundsatz zum Wohl der Allgemeinheit (§ 6 (1) Nr. 3 WHG) Nutzung der Wasserkraft grundsätzlich im öffentlichen Interesse Gebot zur Berücksichtigung von Folgen des Klimawandels (§ 6 (1) Nr. 5 WHG) Berücksichtigung der Erfordernisse des Klimaschutzes als Beitrag zum hohen Schutzniveau für die Umwelt (§ 6 (1) Satz 2 WHG) Öko-WK Vortrag 3. By WK-Forum Folie: 5 Politische Ziele Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz Politische Ziele für die Wasserkraft Ziel der Bayer. Staatsregierung („Energie innovativ“, Energiekonzept 2011) • Bis zum Jahr 2021 den Anteil der erneuerbaren Energien am Bayerischen Strombedarf auf 50 % anzuheben • Steigerung des Wasserkraftanteil bei der Stromerzeugung von 15 % auf 17 % bis zum Jahr 2021 (2 Mrd. kWh/a Mehrerzeugung); Ziel Ende 2014 relativiert auf 1 Mrd. kWh/a Mehrerzeugung Ziel der Bundesregierung: • bis 2020 Anteil der erneuerbaren Energie an gesamten Stromverbrauch von 35 %, (bis 2050 mind. 80 %) • Wasserkraft mit derzeit ca. 3,5 % soll auch ihren Beitrag leisten Ziel des Europäischen Rats der Europäischen Union (Okt 2014): • bis zum Jahr 2030 den Anteil der erneuerbaren Energien am Gesamtenergiebedarf auf 27 % anzuheben (incl. Wasserkraft) Öko-WK Vortrag 3. By WK-Forum Folie: 6 Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz Wasserkraft-Energiepotentiale in Bayern • Nachweis der Potentiale bei Großer Wasserkraft gemäß Studien von E.ON, BEW, RMD und VERBUND • Potentiale aus vorh. Querbauwerken (Anlagen nach § 35(3) WHG) (veröffentlicht im Energieatlas) • Potentiale in Verbindung mit Flußsohlsanierungen (Lech, Salzach) • Komplettsanierung/Umbau vorh. WK-Anlagen (Bsp Inn-Töging) • Nach aktueller Abschätzung des StMWi können in Bayern noch rd. 1 Mrd kWh/a aus Wasserkraft ökologisch verträglich erschlossen werden Öko-WK Vortrag 3. By WK-Forum Folie: 7 Politische Ziele Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz Bayerische Strategie zur Wasserkraft • 10-Punkte-Fahrplan für eine ökologische und naturverträgliche Wasserkraftnutzung (17.04.2012) • Ziel: Steigerung Wasserkraftnutzung mit gewässerökologischen Verbesserungen Vorrangig Modernisierung/ Nachrüstung Nutzung vorhandener Querbauwerke Schutz wertvoller Gebiete Vorzeigeprojekte – innovative Techniken Forschung • Abwägung → Klimaschutzbelange • Rahmen/ Hinweise für rechtl. Behandlung • Forum „Ökologische Wasserkraft“ Öko-WK Vortrag 3. By WK-Forum Folie: 8 Definition Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz Begriffsdefinition „Öko-Wasserkraftanlage“ Die Auswirkungen der Wasserkraftanlage auf das Gewässer werden nach neuester Technik ökologisch verträglich gestaltet. Kennzeichen sind: • Konzept zur Durchgängigkeit für aquatische Lebewesen (im Wesentlichen Fische) nach Ober- und Unterwasser durch einen Fischaufstieg als technische oder naturnahe Fischaufstiegsanlage, einen Fischabstieg mit Fischleiteinrichtungen durch passiven Fischschutz (Schutzrechen mit engen Rechenabständen) und ausreichende Leitströmungen für Fische über, unter oder neben den Turbineneinläufen oder (langsam drehende) fischverträgliche Turbinen mit geringen Spaltmaßen, bei deren Fischdurchgang nur eine sehr geringe Fischschädigung zu erwarten ist • Konzept zur Durchgängigkeit von Geschiebe und Sedimenten durch die Stauanlage Öko-WK Vortrag 3. By WK-Forum Folie: 9 Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz Forschungsvorhaben TU-München Folie: 10 Öko-WK Vortrag 3. By WK-Forum Öko-Wasserkraftanlagen - VLH Turbine Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz Bildrechte: Stellba Hydro GmbH Kraftwerksanlage Millau, Frankreich Besondere Merkmale der VLH -Turbine • Fischverträglich, da langsam drehende Turbinenschaufeln (15 - 20 U/min) • Standardisierte Baugrößen von 100 bis 450 kW, Ausbau-Wassermengen 8 bis 30 m³/s • geeignet für niedrige Fallhöhen von 1,50 bis 3,0 m • Projekte in Bayern: Au / Iller: LaKW mit AÜW Baierbrunn / Isar: LaKW mit Bayernwerk-Natur / E.ON Pielmühle / Regen: LaKW mit REWAG Öko-WK Vortrag 3. By WK-Forum Folie: 11 VLH-Turbine Einsatz innen Einsatz mitte und außen Einsatz mitte und außen Bayerisches Kleine Staatsministerium für Forellen im Einleitungsrohr Umwelt und Gesundheit Fischversuche beim Durchgang durch die VLH Turbine (Test in Millau, Frankreich im Mai/Juni 2013 mit unterschiedl. Fisch-Einsatzspunkten und versch. Turbinenleistungen) Mortalitätsrate bei Karpfen und Schleien in % große Fische (> 40 cm) kleine Fische (> 19 cm) Mortalitätsrate bei Forellen in % große Fische (i.M.47 cm) kleine Fische (i.M. 23 cm) Turbinenleistung 100 % Einsatzstelle aussen Einsatzstelle mitte Einsatzstelle innen 0 --0 0 --0 3,3 0 0 0 0 0 Turbinenleistung 75 % Einsatzstelle aussen Einsatzstelle mitte Einsatzstelle innen 0 --0 0 --0 3,3 0 0 0 0 0 Turbinenleistung 50 % Einsatzstelle aussen Einsatzstelle mitte Einsatzstelle innen 0 --0 3,5 --0 6,7 0 6,7 0 0 0 Test mit 100 großen u. 200 kleinen Karpfen + Schleien Test mit 350 großen u. 550 kleinen Forellen Fisch-Durchgängigkeit • Kleine Fische ≥ 99% • Große Fische ≥ 99% (im Sonderfall 96 %) Folie: 12 Öko-Wasserkraftanlagen - Bewegl. Kraftwerk Kraftwerksanlage Thurfeld, Schweiz Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz Bildrechte: Hydro Energie Roth GmbH Besondere Merkmale des beweglichen Kraftwerks • Schwenkbarer Stahlkasten mit innenliegender Kaplan-Turbine (doppelt reguliert) / GeneratorEinheit (bis 1 MW), Fallhöhen bis 6 m, Rundbogenrechen mit 15 - 20 mm Rechenstababstand, • Krafthaus über-/unterströmbar, besserer Wirkungsgrad und fischverträgl. Abstieg möglich • Bei angehobenem Kraftwerk Geschiebedurchgängig und für bodennahe Fischwanderungen • Projekte in Bayern: Vorsperre Eixendorf: LaKW Volkmannsdorf / Amper: LaKW mit Stadtwerke München Öko-WK Vortrag 3. By WK-Forum Folie: 13 Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz Kraftwerk Gengenbach Okt 2011 nach 1 Jahr Betrieb Bildrechte Marx, HSI Bildrechte: Hydro Energie Roth GmbH Öko-WK Vortrag 3. By WK-Forum Öko-Wasserkraftanlagen - Schacht-Kraftwerk Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz Überströmung gegen Wirbelbildung Oberwasser Verschluss Normalstellung Unterwasser Rechenebene Generator Leitapparat Saugschlauch Bildrechte: Stellba Hydro GmbH Bildrechte: TU-München Besondere Merkmale des Schacht-Kraftwerks • Schachteinlauf mit horizontaler Rechenebene, geringe Anströmgeschwindigkeit • Breitflächiger Fischabstieg über Regulierklappe oder Ausstiegsöffnung in Klappe • Sehr kompakte Bauform • Projekte in Bayern: Großweil / Loisach: GmdWerke GAP, Gmd Großweil + TU-München Öko-WK Vortrag 3. By WK-Forum Folie: 15 Öko-Wasserkraftanlagen - WK-Schnecke Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz Bildrechte: Fa Rehart Bildrechte: Fa. Andritz Besondere Merkmale der Wasserkraftschnecke • Kostengünstig, robust, hohe Verschleißbeständigkeit • Fischverträglich durch geringe Drehzahl, Optimierung durch Gummilippe (Kantenschutz) und Bürstendichtung (Abdichtung Ringspalt) • Relativ gut treibgutdurchgängig, nur Grobrechen erforderlich • max. Durchfluss bei großem Schneckendurchmesser 5,5 m³/s; max. Leistung bis 300 kW Öko-WK Vortrag 3. By WK-Forum Folie: 16 Monitoring Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz „Wasserkraftnutzung und Gewässerökologie“ . Forschungsvorhaben an bestehenden und innovativen Wasserkraftanlagen in Bayern • • Untersuchungen durch Lehrstuhl für Aquatische Systembiologie der TU-München an 9 Anlagenstandorten in Bayern Auswirkungen von verschiedenen Wasserkraftanlagen auf das Gewässer und seine Biologie Modul A: Anlagenbedingte Auswirkungen auf Fische und Makrozoobentos Modul B: Ökologische Auswirkungen auf das Fischartenspektrum, Kleintiere, Wasserpflanzen im Ober- /Unterwasser der Anlage • • Ziel: Erkenntnisse zur Verringerung der Auswirkungen bzw. zur Verbesserung der Verträglichkeit von Wasserkraftanlagen auf die Gewässerökologie Forschungsprojekt bis Ende 2016 Öko-WK Vortrag 3. By WK-Forum Folie: 17 Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz 5 – 6 Fischarten mit einigen tausend Exemplaren / je Standort Einzelbewertung der Fische / Fischschädigungen Folie: 18 Öko-WK Vortrag 3. By WK-Forum Forschungsvorhaben der TU- München Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz Monitoring-Arbeiten an KW Wellerstadt / Mfr (14 Tage Messungen im 24 h Betrieb, ca. 30 Personen) Folie: 19 Bildrechte Prof Geist TUM Öko-WK Vortrag 3. By WK-Forum Fischverträgliche Turbinen MGR Turbine (Minimum Gap Runner) Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz Verringerung der Spaltmaße zwischen Turbinenblatt und Nabe Bildrechte: Voith Öko-WK Vortrag 3. By WK-Forum Folie: 20 Fischverträgliche Turbinen Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz Bildrechte: Voith ALDEN Turbine (Spiralturbine) Bildrechte: Pentair Flow Technologies Pentair Nijhuis Turbine Öko-WK Vortrag 3. By WK-Forum Folie: 21 Fischaufstieg Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz Praxishandbuch Fischaufstiegsanlagen • Praxishandbuch von LFV und LfU erarbeitet, Mitwirkung des VBEW • Praxisnahe Grundlage für Planung, Bau und Betrieb von Fischaufstiegsanlagen • vorgestellt durch Staatsminister Dr. Huber am 8. März 2012 • Als Verwaltungsvorschrift eingeführt • Derzeit in Aktualisierung Öko-WK Vortrag 3. By WK-Forum Folie: 22 Innovativer Fischaufstieg Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz Bildrechte: Rehart GmbH Bildrechte: Hydroconnect Besondere Merkmale der Fischaufstiegsschnecke („fishlift“) • Bauweisen als „Schnecke in Schnecke“ oder separate Aufstiegsschnecke • „Wiedergewinnung“ des FAH-Wasser für Energieerzeugung • Kompakte Bauform, geringe Drehzahl (20 U/min) • geeignet für Fallhöhen bis ca. 3,0 m, • Versuchsanlagen in Niederösterreich (Jeßnitzbach, BoKu - Wien) und Ldkrs. Roth (Heckerwehr, in Planung) Öko-WK Vortrag 3. By WK-Forum Folie: 23 Innovativer Fischaufstieg Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz Bildrechte: Stadtwerke Straubing GmbH Besondere Merkmale der Fischschleuse • Bauweise als Fischschleuse mit energetischer Nutzung des Schleusungswassers • Pilotanlage am Kraftwerk Höllenstein • Fallhöhe 12,5 m • Monitoring durch IWSÖ Öko-WK Vortrag 3. By WK-Forum Folie: 24 Stauraumgestaltung durch Uferstrukturen am Inn Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz Abwechslungsreiche Strukturen am Gewässer als Basis für die Sicherung der Fischpopulation Bildrechte VERBUND Öko-WK Vortrag 3. By WK-Forum Folie: 25 Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz Wasserkraft und Ökologie - Grundsatzaussagen Wasserkraft ja – aber nicht um jeden Preis Jeder Energiegewinnung verändert unsere Umwelt Fortschritt erreicht man nicht durch Blockade oder Verweigerungshaltung, besser: Mut zu Neuem, Best Practice Lösungen einsetzen und Erfahrungen sammeln Gewässer als Lebensraum erhalten, Durchgängigkeit für Wasserlebewesen herstellen, Möglichkeiten zur dynamischen Entwicklung als prägendes Element für Landschaft und Wasserhaushalt schaffen Nicht: „Wasserkraft oder Ökologie“, sondern „Wasserkraft und Ökologie“ Das ist unser Auftrag! Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Öko-WK Vortrag 3. By WK-Forum Folie: 26
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