Eine Studie der Bergischen Universität Wuppertal unter der Leitung von Prof. Dr. Zdrallek hat jetzt den netztechnischen Beitrag der kleinen Wasserkraft zu einer erfolgreichen Energiewende untersucht. Dabei stand die Bewertung aus Sicht der elektrischen Energieversorgung, d.h. deren Einbindung in die elektrischen Netze, der Nutzen für virtuelle Kraftwerke und die Möglichkeiten zur Reduzierung bzw. Vermeidung von Netzausbaumaßnahmen im Vordergrund. Die Studie "Netztechnischer Beitrag von kleinen Wasserkraftwerken zu einer sicheren und kostengünstigen Stromversorgung in Deutschland" zeigt, dass der Betrieb kleiner Wasserkraftwerke eine Vielzahl von positiven Einflüssen auf die Verringerung des notwendigen Netzausbaus und auf die Stabilisierung der Stromnetze ausübt.
Zusammenfassend hebt die Studie hervor, dass kleine Wasserkraftwerke als über die Lebensdauer kostengünstiger und verlässlicher Energieträger in Zukunft noch weiter an Bedeutung gewinnen werden. Sie reduzieren sowohl den Netzausbaubedarf auf Verteilnetzebene – gerade in den ländlichen Mittel- und Niederspannungsnetzen – als auch die Netzverluste erheblich. Im Falle eines Wegfalls der kleinen Wasserkraftwerke träten weitere signifikante Ausbaukosten der Hochspannungsnetze sowie gegebenenfalls der Verbundnetze und Aufwendungen für zusätzliche Netzkomponenten wie Speicher und Regelungsanlagen hinzu. In Summe würde ein Verzicht auf kleine Wasserkraftanlagen Mehrkosten von etwa einer Milliarde Euro erzeugen.
Zusammenfassung der wesentlichen Erkenntnisse
Im Einzelnen kommt die Studie zu folgenden Ergebnissen:
Die verlässlichen Wasserkraftwerke sind eine wichtige Säule der Energiewende
Die Wasserkraft leistet als schwankungsarme regenerative Energiequelle mit ihrem flächendeckenden Einsatz einen erheblichen Beitrag zur emissionsarmen deutschen Stromversorgung und wird bei fortschreitender Energiewende noch weiter an Bedeutung gewinnen. Insbesondere die geforderte „stetige Stromversorgung auch durch regenerative Energien“ wird zu einem guten Teil durch Wasserkraftwerke realisiert. Auf Grund der rechtlichen/ökologischen Herausforderungen bei der Erschließung neuer Wasserkraftwerke, sollten bestehende Kapazitäten – jeglicher Anlagengröße – deswegen unbedingt erhalten und effizient genutzt werden.
Kleine Wasserkraftwerke reduzieren den Netzausbaubedarf im Verteilnetz erheblich
Kleinere Wasserkraftwerke sind wegen ihres netzdienlichen Verhaltens von großer Bedeutung für die deutsche Stromversorgung, da sie ihre Leistung stetig und mit hohen Volllastnutzungsstunden einspeisen, ohne Netzüberlastungen zu verursachen. Dies reduziert den Netzausbaubedarf der Verteilnetze erheblich. Auch deshalb ist es wichtig, die bestehenden Kapazitäten der kleinen Wasserkraft zu erhalten sowie ihren wirtschaftlichen Betrieb zu gewährleisten. Würde das nicht gelingen, müsste die durch kleine Wasserkraftwerke (< 1 MW) bereitgestellte Energiemenge durch Windkraft- und Photovoltaik-Anlagen substituiert werden, wodurch sich die zusätzlichen Netzausbaukosten allein im Mittel- und Niederspannungsnetz in Deutschland auf etwa 750 Millionen Euro belaufen würden. Hinzu treten weitere signifikante Ausbaukosten der 110-kV-Netze und gegebenenfalls der Verbundnetze sowie Aufwendungen für zusätzliche Netzkomponenten wie Speicher und Regelungsanlagen. In Summe würde ein Verzicht auf kleine Wasserkraftanlagen Mehrkosten von etwa einer Milliarde Euro erzeugen.
Verbrauchsnahe Erzeugung aus kleinen Wasserkraftwerken verringert die Netzverluste signifikant
Auf Grund der Langlebigkeit von Wasserkraftanlagen sind vielfach die Netze um die Wasserkraft herum entstanden. Kleine Wasserkraftwerke speisen daher direkt in die verbrauchsnahen unteren Spannungsebenen des Verteilnetzes ein und vermeiden somit Übertragungsverluste höherer Ebenen. Außerdem verursachen sie – verglichen mit anderen dezentralen Einspeisern – durch ihre Konstanz deutlich weniger (quadratisch abhängige) Netzverluste in den unteren Spannungsebenen selbst und steigern so die Gesamteffizienz (von der Erzeugung bis zum Verbrauch). Verglichen mit Windkraft- und Photovoltaikanlagen reduzieren kleine Wasserkraftwerke die Verluste im Mittel und Niederspannungsnetz um 4 - 6 %, hinzu kommen weitere Verlustreduzierungen auf höheren Netzebenen.
Kleine Wasserkraftwerke stabilisieren zukünftig das Gesamtsystem durch Bereitstellung von Systemdienstleistungen
Kleine Wasserkraftwerke können durch ihre prinzipiell gute Regelbarkeit die Frequenzhaltung und damit die Stabilität des Gesamtsystems aktiv unterstützen (Regelleistungserbringung). Dies wird vor dem Hintergrund des vorgesehenen Ausscheidens konventioneller Kraftwerke immer relevanter. Sofern die Wasserkraftwerke über eine dynamische Stauraumbewirtschaftung verfügen, lässt sich diese Regelung sogar nahezu ohne jeglichen „Verlust“ an regenerativ erzeugter Energie realisieren.
Kleine Wasserkraftwerke erhöhen die Versorgungsqualität auf Verteilnetzebene
Die gute Regelbarkeit (Wirk- und Blindleistung) leistet ebenfalls einen wichtigen Beitrag zur Versorgungs- und Spannungsqualität im Stromverteilnetz. Die Leistung der kleinen Wasserkraftwerke kann individuell den aktuellen Netzbedürfnissen angepasst werden. Abweichungen kann so unmittelbar und wirksam entgegengewirkt werden.
Inselnetz- und schwarzstartfähige kleine Wasserkraftwerke können bei großflächigen Blackouts lokal die Versorgung aufrechterhalten
Als regelbare dezentrale Erzeuger könnten kleine Wasserkraftwerke – nach kleineren Modifizierungen – lokale Inselnetze versorgen und so die Versorgung selbst bei einem großflächigen Blackout aufrechterhalten. Dies erhöht die Versorgungszuverlässigkeit und ist insbesondere für die Versorgung kritischer Infrastruktur von wichtiger Bedeutung.
Kleine Wasserkraftwerke als kostengünstiger Baustein der Energieversorgung
Die jahrzehntelange Betriebserfahrung und einfache und robuste Konstruktion von Wasserkraftwerken führt zum einen zu geringen Wartungsaufwänden und wirkt sich zum anderen in sehr langen Betriebsdauern von mehr als 50 Jahren aus. Dadurch erreichen Wasserkraftwerke sehr niedrige Stromerzeugungskosten, weswegen die Wasserkraft lediglich 2 % der gesamten EEG-Umlagekosten verantwortet.
Kleine Wasserkraftwerke dienen als dezentrale Energiespeicher
Die zunehmende Integration volatiler regenerativer Einspeiser führt zu einer Erhöhung des Speicherbedarfs. Laufwasserkraftwerke mit dynamischer Stauraumbewirtschaftung könnten einen Teil des Speicherbedarfs abdecken. Da für diese Art der Speicherung – wie zum Beispiel bei einem Batteriespeicher – keine Energieumwandlung nötig ist, entstehen keine Wirkungsgradverluste.
Empfehlungen für den Bestand und Ausbau kleiner Wasserkraft-Anlagen
Wasserkraftanlagen unterliegen keiner hohen Einspeisefluktuation und stellen somit auch zukünftig eine verlässliche und hoch verfügbare regenerative Energiequelle dar, sodass sie einen Teil der derzeitigen Aufgaben der fossilen Kraftwerke übernehmen können. Die Bestandsanlagen fügen sich außerdem in den meisten Fällen schon seit vielen Jahrzehnten in das Landschaftsbild harmonisch ein und weisen einen geringen Flächenbedarf auf. Die Wasserkraft leistet somit einen wichtigen Beitrag zu einer volkswirtschaftlich effizienten und regenerativ geprägten Energieversorgung. Daher sollte der bestehende Wasserkraftanlagenpark unbedingt erhalten bleiben.
Die Autoren der Studie weisen abschließend darauf hin, dass mit einem weiteren Ausbau würde der positive Beitrag der Wasserkraft etwa proportional zur installierten Leistung zunehmen würde. Dieses Potenzial sei leicht zu heben und sollte im Sinne einer umfassenden Energiewende nach Möglichkeit genutzt werden. Die Autoren empfehlen daher, bisher ungenutzte Standorte auf eine potentielle Wasserkraftnutzung hin zu untersuchen und bestehende Anlagen hinsichtlich ihrer Effizienz und Leistungsfähigkeit beständig zu verbessern.
Der Bundesverband Deutscher Wasserkraftwerke e.V. (BDW) leitet aus der Studie folgende Handlungsempfehlungen für die aktuelle Legislaturperiode ab:
- Wasserkraftanlagen für die Zukunftsaufgaben erhalten: Es sollte ein Maßnahmenpaket aufgesetzt werden, um den Anlagenbestand zu erhalten, zu modernisieren und, wo möglich, auszubauen.
- Ökologische Modernisierung fördern: Es sollte ein langjähriges Förderprogramm zur tragfähigen Umsetzung von ökologischen Modernisierungen aufgelegt werden (30 Mio. Euro/Jahr; 10 Jahre Laufzeit).
- EEG: Degression abschaffen: Die jährliche Degression für den anzulegenden Wert in Höhe von 0,5 % pro Jahr sollte ersatzlos gestrichen werden, da damit die gewünschten Effekte nicht erreicht werden.
- Systemdienstleistungen angemessen vergüten: Die Regelungen für die Vergütung von Systemdienstleistungen sollten weiter an Bereitstellung durch Erneuerbare Energien anpasst werden.
- Umlagen- und Abgabensystem reformieren: Die bürokratischen Barrieren und finanziellen Belastungen für die verbrauchsnahe Eigen- oder Direktversorgung mit Wasserkraftstrom sollten abgebaut werden.
- Umsetzungsfristen verlängern + Verfahren beschleunigen: Die Umsetzungsfristen für die ökologische Modernisierung von Wasserkraftanlagen sollten an die Möglichkeiten der Anlagenbetreiber angepasst und die Genehmigungsverfahren beschleunigt werden.
