Regenerative Energien: Mühlen im Fluss

Wer kennt es nicht, das alte Volkslied: „Es klappert die Mühle am rauschenden Bach“? Schon vor mehr als tausend Jahren wurde Energie aus strömendem Wasser in Form von Fluss- oder Gezeitenmühlen gewonnen. Was sich Müller, Tischler und Schmied bereits seit dem neunten Jahrhundert zunutze gemacht haben, erfährt derzeit in Sachsen-Anhalt eine Renaissance: Die Energiegewinnung durch Wasserkraftwerke. Vor dem Hintergrund der aktuellen Energiesituation wird es Zeit, diese kontinuierliche und absolut umweltfreundliche Energiequelle wieder zu nutzen, dachte sich eine Gruppe von vorwiegend sachsen-anhaltischen Unternehmen. Aus diesem Grund wird von diesem Konsortium derzeit ein 13,5 Meter langer und sechs Meter breiter Forschungsversuchsträger namens Vector gebaut. Am kommenden Montag soll der Versuchsträger zu Wasser gelassen werden.

Die Forschungsplattform schwimmt auf Pontons und erinnert an einen Katamaran, in dessen Mitte zunächst eine Turbine befestigt wird. Sie soll bis zu zehn Kilowatt Leistung bringen und entsprechend 20 Haushalte mit Strom beliefern können. Später wird auf die Forschungsplattform dann ein neuartiges Klappschaufelwasserrad mit getriebeloser Energiewandlung montiert, das sogar für etwa 30 Haushalte Energie liefern kann.

Das Prinzip der Technik ist immer das gleiche: Durch den Druck der Wasserströmung setzen sich die verschiedenartig geformten Räder oder Schaufeln in Bewegung und aktivieren einen stromerzeugenden Generator. Dieser aus erneuerbarer Energie gewonnene Strom kann dann in das Stromnetz eingespeist, oder etwa für einen mittelständigen Betrieb genutzt werden. Irgendwann will man dann soweit kommen, mehrere Turbinen oder Wasserräder auf großen, im Fluss liegenden Plattformen flottillenartig hintereinanderzuschalten.

Fast immer verfügbar

Die Solarenergie ist tagsüber auf Sonne angewiesen, die Windkraft auf Wind. „Wenn man aus fließendem Gewässer Wasserkraft gewinnen will, hat man so gut wie keine Einschränkungen“, sagt Mario Spiewack vom Zentrum für Produkt-, Verfahrens- und Prozessinnovation, das je zur Hälfte der Universität und der Stadt Magdeburg gehört. „Ein Fluss wie die Elbe etwa ist fast immer verfügbar – es sei denn er ist vereist aber das ist selten. Ein weiterer großer Vorteil der Technik ist zudem, dass die schwimmenden Mühlen im Gegensatz zu Staudämmen problemlos von Fischen und Wassertieren umschwommen werden können.“ Spiewack leitet das Forschungsnetzwerk „Fluss-Strom“, das aus 16 mittelständischen Betrieben und vier Forschungseinrichtungen besteht.

„Natürlich ist die Gewinnung von Strom aus den schwimmenden Mühlen nicht ganz so einfach wie es klingt“, berichtet er. Die Elbe mit ihren unterschiedlichen Wasserständen und den unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten ist eine echte Herausforderung. „Denn unsere Wassermühle benötigt bei der jetzigen Auslegung des Schaufelrades eine Eintauchtiefe von einem halben bis zu 1,20 Metern, um gute Leistungen zu erreichen.“

Deshalb wurden nicht nur die Wasserstände der Elbe der vergangenen 20 Jahre studiert, sondern auch die sich jahreszeitlich verändernde Strömung beobachtet. Denn eines ist für das Konsortium aus verschiedenen Firmen völlig klar: Sie bauen ihre Mühlen nicht aus Gründen der Nostalgie, sondern sie wollen damit Geld verdienen. „Das funktioniert nur, wenn wir durch eine effiziente Serienfertigung die verschiedensten kleinen Wasserkraftanlagen einsatzfertig an die jeweiligen Nutzungsstellen in den Flüssen transportieren können“, sagt Spiewack.

Um zu testen, welche Systeme auf großen, relativ ruhig und gleichmäßig fließenden Flüssen wie der Elbe am effizientesten sind, will das Forschungsnetzwerk in den kommenden Monaten die verschiedensten Wasserräder und Turbinen aufs Wasser bringen.

Erste Prototypen laufen

Doch schon jetzt gibt es kleine, schwimmende Klappschaufelwasserräder, die sich bei einer Gesamtinvestition von 40.000 Euro in etwa sechs Jahren amortisieren. Ein solcher Flussmühlen-Prototyp bewährt sich bereits seit März dieses Jahres im Auslaufbereich der Talsperre Wendefurth im Harz. Er liefert dort fünf Haushalten Energie.

„Unser Ziel ist es, die Kosten bei der Herstellung der Flussmühlen noch weiter zu reduzieren und die Effizienz etwa durch Gewichtsreduzierung zu steigern. Deshalb lassen wir jetzt auch diese Forschungsplattform mit den verschiedensten Mühlrädern und Turbinen zu Wasser“, erklärt Projektleiter Spiewack.

Denn bei der Pilot-Anlage soll es nicht bleiben. Eine eigens gegründete Firma soll die Flusskraftwerke von Magdeburg aus in Deutschland und weltweit vermarkten. Es liegen bereits Anfragen aus der Schweiz, Österreich und sogar Kambodscha vor. Potenzielle Kunden hier in Deutschland sind neben kleinen Biostrom-Energiebetreibern auch mittelständische Betriebe, Landwirtschaftliche Höfe und Privathaushalte, die in der Nähe eines Flusses liegen.