Wasserkraft bleibt zentrale Technologie im Energiesystem

Die Energiepreise bei Strom und Wärme steigen mit Ende 2021 deutlich. Zurückzuführen sind diese Preissteigerungen in erster Linie auf ein Hochfahren der Nachfrage bei einem Angebot, das nicht entsprechend abrupt reagieren kann. Hinzu kommt der „Green Deal“ der EU, der durch die notwendigen CO2-Zertifikate die Energiepreise hebt, weil die Energieversorgung immer noch zu wenig nachhaltig ist. Und last but not least sind Marktspekulationen für einen Anstieg der Preise verantwortlich.

Faktisch kommen die Herausforderungen aber erst auf uns zu: Der Energiebedarf steigt in unserer vernetzten, elektronischen Welt massiv. Unsere Erwartungen und Anforderungen an das Energiesystem sind, dass der Energiebedarf zu jeder Zeit zuverlässig gedeckt werden kann und muss, weil durch Digitalisierung und Automatisierung ohne den notwendigen Strom gar nichts mehr läuft und weite Teile unserer Wirtschaft und unseres Lebens davon abhängen.

Elektromobilität eignet sich zwar als sauberer und nachhaltiger Aufputz; über die Frage, woher denn der Strom kommt und welche kollateralen Folgen zu erwarten sind, macht sich in einer zunehmend oberflächlichen Welt allerdings niemand mehr. Alles elektrisch machen wollen, aber keine längerfristige Energiestrategie verfolgen, ist für diese heutige Zeit charakteristisch.

Andererseits gilt aber auch: Weite Teile der Welt sind derzeit noch nicht an moderne Technologie angeschlossen – noch nicht. Der Bedarf an Technologie und Elektrifizierung wird in den aufstrebenden Ländern massiv steigen, weshalb Mega-Projekte, die nicht nur Vorteile bieten, sondern eine Vielzahl an politischen und ökologischen Problemen hervorrufen, auf uns zukommen werden. Gerade in den aufstrebenden Ländern ist es wichtig, eine schonende Entwicklung anzustoßen, die nicht nur auf Mega-Projekte hinausläuft, sondern auf eine kleinstrukturierte Startegie.

Um die Energieversorgung kontinuierlich zu steigern und Spitzenzeiten und Engpässe auszugleichen, sind Speichermedien heute das Um und Auf – allerdings mit Einschränkungen.

Trotz moderner Speichermöglichkeiten, die Batterien und Wasserstoff heute bieten, bleibt die Wasserkraft das Kernstück für eine breitgefächerte Energieversorgung. In Europa und vor allem auch außerhalb.

Unser Wirtschaftswachstum sowie nahezu alle innovativen Branchen, ob Elektromobilität, Digitalisierung oder Big Data, Künstliche Intelligenz und Blockchain, sind in hohem Maße von einer gesicherten und tendenziell stark wachsenden Energieversorgung abhängig. Grundsätzlich wurde mit dem Begriff „Energiemix“ das Konzept in Worte gefasst, das in einer Volkswirtschaft und immer mehr auch in einem europäischen Binnenmarkt und in einer europäischen Solidargemeinschaft, von einem breit angelegten Mix verschiedener Energiequellen ausgeht.

Temporäre Schwankungen bestimmter Energiequellen können durch die Diversifikation der Energieträger ausgeglichen werden. Zudem bedingt die Festlegung auf möglichst viele Energiequellen nicht nur Resilienz gegenüber äußeren Einwirkungen und Risiken, sondern darüber hinaus auch Dezentralisierung und somit die Begrenzung der Umweltauswirkungen auf möglichst kleine Einzugs- und Einflussbereiche. Wesentlich ist in diesem Zusammenhang der feste Wille der meisten Staaten innerhalb der Europäischen Union, sowohl auf Kernenergie als auch auf fossile Energieträger verzichten zu wollen.

Der Energiemix ist zwar die eine Schlagseite, innerhalb dieser möglichst hohen Vielzahl an Energieträgern ist die Stellung der einzelnen Energiequellen allerdings nicht gleichwertig:

  • Wind- und Solarenergie sind intermittierende Energiequellen; das Potential ist zeitlich schwankend. Daraus folgt, dass es inebsondere darauf ankommt, auf Speichertechniken zurückzugreifen, um die zeitlichen Schwankungen zwischenzuspeichern. Dazu eignen sich Batterien oder Wasserstoff und folglich Methan.
  • Daneben ordnen sich die Energiequellen an, die die Grundlast abdecken, deren Anpassungsfähigkeit an zeitlich erhöhten Energiebedarf jedoch nur sehr gering ist. Dazu gehören beim Thema Wasserkraft die Laufwasserkraftwerke ohne Speichervolumen, Steinkohle, Erdgas, Biomasse, Erdöl und Kernkraft.
  • Letztlich haben Speicherwasserkraftwerke das größte Potential, weil sich diese sowohl zur Abdeckung des Grundbedarfes als auch der zeitweiligen Spannungsspitzen eignen, weil der Durchfluss zeitlich erhöht werden kann.

Auf den Punkt gebracht: Ohne zuverlässige Speichermöglichkeiten in Form von Batterien oder Wasserstoff eignen sich Wind- und Solarenergie nicht für eine gesicherte Energieversorgung. Grundsätzlich haben – quantitativ – sowohl Sonne als auch Wind das Potential, unseren Energiebedarf vollständig abzudecken. Darauf spekuliert Elon Musik mit seinem Konzept Tesla, das eigentlich kein Auto ist, sondern eine Revolution der Energienutzung.

Selbst wenn die Zuverlässigkeit durch Sonne und Wind gegeben ist – es ist für den Mix und eine krisenfeste Energieversorgung unumstößlich, die Energieträger möglichst breit aufzustellen, um Schwankungen und Krisen in allen denkbaren Fällen abzudecken.

Dabei kommt noch ein Thema hinzu: Das Thema Digitalisierung erfasst in besonderem Maße unsere westliche Gesellschaft, in den kommenden Jahren aber auch immer deutlicher jene Länder außerhalb Europas, die hohes Entwicklungspotential und einen hohen Entwicklungsbedarf haben. In weiten Teilen der Welt stellt die Versorgung mit elektrischem Strom eine wesentliche Zukunftsherausforderung dar, um die Lebensqualität zu sichern und zu erhöhen. Hinzu kommt das Bevölkerungswachstum insbesondere in den derzeitigen Entwicklungsländern.

Aus welchen konkreten Gründen die Wasserkraft im Energiemix derart wichtig ist, wird anhand der folgenden Vorteile klar:

  • Wasserkraft eignet sich zur effizienten Energieversorgung in Hinblick auf die Grundlast sowie auf Spitzenlasten und zwar mit einem extrem hohen und konkurrenzlosen Wirkungsgrad von 80 – 90% sowie mit einem hohen Speicherpotential, das über längere Zeiträume abgerufen werden kann.
  • Wasserwerke erfüllen darüber hinaus vielfältige Aufgaben mit Blick auf die Trinkwasserversorgung und die landwirtschaftliche Bewässerung, die sich bestenfalls gleichzeitig mit der Energienutzung nutzen lassen
  • Wasserwerke tragen zum Hochwasserschutz bei, indem Retentionsmöglichkeiten genutzt und im Sinne eine vernetzten und digitailiserten Welt auch vorausschauend und dynamisch bewirtscaftet werden.

Insbesondere mit Blick auf Asien und Afrika sind Wasserkraftanlagen in den kommenden Jahren das Um und Auf, um die diversen Mehrzweckaufgaben zu erfüllen, die für viele Entwicklungsländer heute wesentlich sind, während es in Europa mehr denn je darauf ankommt, bestehende Wasserkraftanlagen zu erneuern, zu optimieren und mit modernsten Speichermöglichkeiten zu kombinieren; auch und vor allem mit der Möglichkeit, Digitalisierung und Künstliche Intelligenz gewinnbringend einzusetzen. Insbesondere letztere bieten derzeit ungeahnte Möglichkeiten. Die Zukunft bleibt spannend.

Literatur:

[1] Jürgen Giesecke, Stephan Heimerl & Emil Mosonyi: „Wasserkraftanlagen – Planung, Bau und Betrieb“, 6. Auflage, Springer-Verlag Berlin-Heidelberg 2014

[2] Michael Demanega: „Sistemi di produzione di energia da idrogeno ed applicazione in ambito abitativo“, Università di Trento – Facoltà di Ingegneria, Corso di Laurea – Ingegneria Civile, 2011-2012

Bild: Pixabay

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