Technik & Umwelt

Technik & Umwelt

Energiewende

jetzt: Energiewende! - Über die grüne Form der Energieerzeugung 120 Jahre nach der ersten Drehstromübertragung Lauffen - Frankfurt

Profil des Wissenschaftlers

Wissen 2012 Drehstrom MünchRoland Münch ist seit April 2008 Sprecher der Geschäftsführung von Voith Hydro, einem weltweit führenden Anbieter von Anlagen zur Nutzung von Wasserkraft (Umsatz im Geschäftsjahr 2010/11: 1,2 Milliarden Euro, 5345 Beschäftigte weltweit).

 

Münch (Jahrgang 1959) studierte in Karlsruhe

Elektrotechnik und promovierte 1990 an der RWTH Aachen, wo er wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Allgemeine Elektrotechnik und Hochspannungstechnik war.

 

Von 1991 bis 2001 arbeitete er in verschiedenen Positionen bei ABB, einem der größten Elektrokonzerne weltweit. Im Januar 2002 wurde er zum Mitglied der Geschäftsführung der Voith Paper Holding berufen.

Pressebericht

Den Pressebericht im Lauffener Bote finden Sie hier.

=> PDF zum Download (1 MB)

Bild der Wissenschaft interviewt ...

Wissen 2012 Drehstrom MünchSELBST ARMY-VETERANEN BAUEN AUF WASSERKRAFT

Wasserkraftwerke sind etablierte Technik – und haben dennoch ein riesiges Potenzial. Die Perspektiven auf Kontinenten und Ozeanen umreißt Roland Münch,

Chef von Voith Hydro. 

 

bild der wissenschaft: Solar- und Windenergie beherrschen in Deutschland die Diskussion zur regenerativen Stromerzeugung. Doch weltweit gesehen liegt die Wasserkraft vorne – sehr zur Freude Ihres Unternehmens, Herr Münch.

Roland Münch: Die Wasserkraft ist in der Tat das Rückgrat der erneuerbaren Energien. Sie trägt weltweit mehr als 80 Prozent zur Stromerzeugung durch die Erneuerbaren bei. Wasserkraftwerke haben gegenüber Solar- und Windkraftwerken zwei Vorteile. Zum einen arbeiten sie sehr zuverlässig: Laufwasserkraftwerke – also Kraftwerke an Flüssen und Seen – erzeugen Strom rund um die Uhr und sind weitgehend unabhängig von natürlichen Einflüssen wie Sonneneinstrahlung, Wind oder Regenfällen. Wasserkraftwerke sind damit grundlastfähig. Zum anderen sind die Kosten über den gesamten Lebenszyklus hinweg betrachtet geringer. Investoren mit langfristiger Perspektive können mit Wasserkraftwerken dauerhaft günstig Strom erzeugen. 

 

Was verstehen Sie unter langfristiger Perspektive?

Ein Wasserkraftwerk kommt im Jahr auf 6000 bis 7000 Stunden Laufzeit unter Volllast, Windkraftanlagen erreichen bei uns in Mitteleuropa rund 1350 bis 1700 Volllaststunden, Photovoltaikanlagen kommen auf rund 1000 Stunden. Die Investitionen am Anfang des Lebenszyklus sind bei Wasserkraftwerken vergleichsweise hoch, und es dauert 15 bis 20 Jahre, bis das Erstinvestment sich amortisiert hat. Andere Kraftwerkstypen können bereits nach 3, 4 oder 5 Jahren die Erstinvestition hereingewirtschaftet haben. Nach dem Breakeven ist die Gewinnmarge bei Wasserkraftwerken aber deutlich höher: Es fallen keine Kosten für Brennstoff, kaum Personalkosten und sehr geringe Wartungskosten an. Eine Investition in Wasserkraftwerke wird deshalb zunehmend zu einer attraktiven, weil sicheren und klar kalkulierbaren Altersvorsorge. Deshalb investiert zum Beispiel der Pensionsfonds der US-Army, der US Corps of Engineers, Beiträge seiner Mitglieder in Wasserkraftwerke. 

 

Welchen Anteil hat Voith Hydro am Weltmarkt?

In den vergangenen Jahren wurden weltweit und pro Jahr Wasserkraftwerke mit einer Leistung von rund 30 000 Megawatt vergeben – also 30 Gigawatt (GW). In den letzten drei Jahren lag der Anteil von Voith an den vergebenen Projekten bei über 20 Prozent.  

 

Heißt das, dass Ihr Unternehmen auch chinesischen Unternehmern Paroli bieten kann?

Wir hatten und haben derzeit sehr viele Projekte in China. Voith Hydro ist dezentral aufgestellt. In vielen Ländern, die über großes Wasserkraftpotenzial verfügen, haben wir Landesgesellschaften, die das Geschäft eigenständig und oft mit eigener Produktion vorantreiben. Die Bauteile für die großen Turbinen und Generatoren wiegen oft mehrere Hundert Tonnen. Ein Laufrad, wie es im Drei-Schluchten-Damm am Jangtse eingebaut ist, kommt auf rund 400 Tonnen. Das muss man vor Ort zusammenbauen. In China haben wir heute schon 600 Mitarbeiter, in Brasilien sogar 1500.  

 

Wo sehen Sie das größte Potenzial für Wasserkraftwerke?

Weltweit sind Kraftwerke mit einer elektrischen Leistung von 4900 GW installiert. Davon entfallen 930 GW auf Wasserkraftwerke. Das technisch-wirtschaftlich noch mögliche Potenzial an Wasserkraft beträgt rund 3000 GW. Die größten Möglichkeiten ergeben sich in Asien. Von den dort möglichen 2000 GW an elektrischer Leistung aus Wasserkraft sind erst 16 Prozent erschlossen. Allein entlang des Jangtse sind Wasserkraftwerke mit einer Leistung von über 70 GW in Planung, im Bau oder fertiggestellt. Das sind einzigartige Größenordnungen. Zum Vergleich: Deutschland hat – alle Stromerzeugungsarten zusammengezählt – eine elektrische Leistung von etwa 120 GW installiert!

Große Perspektiven sehen Sie auch in Brasilien?

In Südamerika sind erst 20 Prozent des Potenzials erschlossen. Anders als in Asien kommt die Leistung dort weniger aus dem Gefälle des Wassers, sondern durch die ungeheuren Wassermengen der Flüsse. Gegenwärtig bauen wir ein Kraftwerk am Rio Madeira, einem Seitenfluss des Amazonas – 2000 Kilometer von der Amazonas-Mündung entfernt. Selbst dort ist der Fluss noch 2 Kilometer breit, 30 Meter tief und führt 40 000 Kubikmeter Wasser pro Sekunde – das ist 16 Mal so viel wie der Rhein bei Basel. Perspektiven sehe ich im Übrigen auch im Bereich der Aufrüstung von bereits bestehenden Flusssperrwerken. Dort werden heute lediglich 20 Prozent der möglichen Wasserkraftpotenziale ausgenutzt. Ein Beispiel: In den USA warten rund 80 000 Dämme auf ihre Elektrifizierung. Ein gewaltiges Potenzial! Der derzeitige US-Energieminister und Physik-Nobelpreisträger Steven Chu hat ausrechnen lassen, dass allein in den USA 70 GW an Wasserkraft genutzt werden könnten, wenn die bereits existierenden Dämme mit Wasserkraftanlagen ausgerüstet würden.  

 

Gibt es in Deutschland, Österreich und der Schweiz noch Möglichkeiten?

Deutschland steht nach der Energiewende vor einer ganz anderen Herausforderung: Die Einspeisung von mehr erneuerbarer Energie aus Wind und Sonne wird nur funktionieren, wenn mehr Pumpspeicherkapazität geschaffen wird. Nur mit solchen Kraftwerken lässt sich Energie für die Zeiten speichern, in denen Wind- oder Sonnenstrom nicht produziert werden können. Ohne solche ,Batterien‘ aus Wasserkraft wird die Energiewende aus unserer Sicht nicht zu realisieren sein. Nehmen Sie das Beispiel Wind: Es kann passieren, dass innerhalb von wenigen Stunden 10 oder 15 GW vom Netz gehen, weil der Wind großflächig abflaut – oder plötzlich in das Netz eingespeist werden, weil er nach einer Flaute wieder kräftig bläst. Allein in Europa ist Voith derzeit an zehn Projekten beteiligt, bei denen solche Pumpspeicher gebaut, modifiziert oder erweitert werden – in Spanien, Portugal, Österreich oder der Schweiz.  

 

Gibt es bei Wasserkraftwerken wichtige Innovationen – oder stellen Sie Ihre Produkte so her wie schon immer, nur eben optimiert?

Wir haben den Wirkungsgrad stetig verbessert. Bei modernen Anlagen liegt er bei 95 Prozent. Wir können diese 95 Prozent über einen weiten Einsatzbereich leisten, also nicht nur bei der Vollleistung einer Turbine, sondern auch bei weniger Leistung. Gerade hier haben wir in den vergangenen Jahren erhebliche Fortschritte gemacht, weil wir heute die Turbinenströmungen dreidimensional berechnen können. Wir haben bei Voith Hochleistungscomputer im Einsatz, die mit 300 Zentralprozessoren arbeiten – und die rechnen dennoch immer noch einen Monat, um für eine Turbine die richtige Auslegung zu ermitteln. 

 

Welche Turbinen setzen Sie für welche Zwecke ein?

Bei einer großen Fallhöhe von über 400 Metern verwenden wir Pelton-Turbinen. Für ein mittleres Gefälle bis etwa 70 Meter haben wir Francis-Turbinen. Und für den Bereich darunter setzen wir auf Kaplan-Turbinen, die wie ein Schiffspropeller aussehen und verstellbare Anstellwinkel haben.  

 

Welche Rolle spielt das Material?

Wir verwenden seit eh und je beste Edelstähle. Sie finden heute rund um den Globus Voith-Turbinen, die seit 100 Jahren in Betrieb sind und durchaus immer noch Strom erzeugen. Und selbst beim Einsatz in geologisch jungen Gebirgen wie dem Himalaya, wo das abfließende Wasser viel Sand mitführt, ist das Problem der Erosion grundsätzlich gelöst: In solchen Fällen werden die Turbinen speziell beschichtet. 

 

Wenn die Turbinen so problemlos laufen, dürfte es Ihnen mitunter schwer fallen, Ihre Kunden vom Wert einer Neuanschaffung zu überzeugen. 

In der Tat wollen manche Turbinenbetreiber ihre Altanlage nicht ersetzen – hier sind wir sozusagen Opfer unseres eigenen Erfolgs: „Die tickert ja noch immer schön vor sich hin“, hören wir oft. Das entscheidende Argument ist aber der Wirkungsgrad der Gesamtanlage: Turbinen der jüngsten Generation können zehn oder mehr Prozent elektrische Energie zusätzlich aus dem Wasser herausholen. Bei der sehr langen Laufzeit von Wasserkraftwerken macht das über die Jahre erhebliche Beträge aus. Für den Betreiber rechnet sich das auf jeden Fall.  

 

Der Ausbau der Wasserkraft steht noch vor anderen Schwierigkeiten. Immer häufiger setzen sich Bürgerinnen und Bürger dagegen zur Wehr.

Eine Zunahme von Protesten gegen Wasserkraftwerke beobachten wir nicht. Die Nutzung der Wasserkraft ist wie jede Infrastrukturmaßnahme seit jeher mit einem Eingriff in die historisch gewachsene Umgebung verbunden und hat daher auch ihre Kritiker – da gibt es nichts zu deuteln. Wir sind offen für einen Dialog mit allen, die eine andere Haltung zur Wasserkraft haben, weil wir davon überzeugt sind, dass diese Technologie einen essenziellen Beitrag zur nachhaltigen und klimafreundlichen Energieversorgung für unseren Planeten erbringen wird.  

 

Erleben Sie Widerstände auch bei Projekten in Südamerika?

Beim brasilianischen Belo Monte-Projekt, das ab 2015 mit einer Leistung von gut 11 GW das drittgrößte Wasserkraftwerk der Welt sein soll und für das Voith Hydro vier Turbinen und Generatoren liefert, gibt es eine öffentlich geführte Debatte in Brasilien – aber vor allem auch eine in Europa. Für dieses Projekt müssen nach derzeitigen Planungen des Betreibers rund 20 000 Menschen umgesiedelt werden. Es handelt sich vor allem um Menschen, die heute in der Stadt Altamira unter sehr schlechten Bedingungen leben und in neu geschaffene Häuser und Wohnräume umziehen sollen. Im September 2011 verfügte ein brasilianisches Gericht einen vorläufigen Baustopp mit der Begründung, dass der Fischfang der Ureinwohner durch das Projekt gefährdet sei. Es gab bereits in der Vergangenheit – zuletzt im Februar dieses Jahres – ähnliche gerichtliche Entscheidungen gegen den Bau von Belo Monte. Die Urteile wurden jeweils nach kurzer Zeit von anderen Gerichten revidiert. So auch hier: Im November wurde der Kongressbeschluss zum Bau des Wasserkraftwerks für rechtmäßig erklärt. Der Baustopp vom September wurde nach unseren Informationen nicht aufgrund der Beeinträchtigung des Fischfangs von indigenen Bewohnern verhängt. Vielmehr ging es hier um den Betrieb von industriellen Zierfischfarmen. Dass alle Interessengruppen die Möglichkeit haben, die Gerichte anzurufen, zeigt vor allem eines: Das brasilianische Rechtssystem funktioniert. 

 

Die Wasserkraftnutzung beschränkte sich bisher fast ausschließlich auf das Land. Erst in jüngster Zeit mehren sich Projekte, auch die Kraft der Meere anzuzapfen. Warum fand das 1967 eröffnete 240 MW-Gezeitenkraftwerk bei St. Malo in Frankreich so gut wie keine Nachahmer?

Gezeitenkraftwerke sind vergleichsweise teure Wasserkraftwerke, da sie nur mit der niedrigen Fallhöhe des Tidenhubs arbeiten und auch nicht durchgehend operieren können, sondern nur während der Gezeitenströmung. Die Wirtschaftlichkeit ist das wesentliche Problem. Ich weiß allerdings, dass es seit Kurzem ein Gezeitenkraftwerk im südkoreanischen Shiwa-ho gibt, das auf 254 MW Leistung kommt.  

 

Voith Hydro setzt demgegenüber lieber auf Meeresströmungs-Kraftwerke?

Wir halten viel von dieser Technik, weil sie sowohl für Permanent- als auch für Gezeitenströmungen geeignet ist. Solche Anlagen müssen etwa 50 Meter unter dem Meeresspiegel platziert werden, damit große Seeschiffe noch darüber fahren können. Wir haben den ersten Prototyp einer Gezeitenströmungs-Turbine an der inselreichen Küste Südkoreas positioniert. Dort gibt es sieben Meter Tidenhub, verbunden mit einem beachtlichen Düseneffekt in der Meerenge zwischen den Inseln, der zu Strömungsgeschwindigkeiten von bis zu 20 Kilometern pro Stunde führt. In dieser sehr rauen Umgebung braucht man robuste Technik. Unser erster Kraftwerksvorläufer wiegt 30 Tonnen und benötigt ein Schwerkraftfundament von 1000 Tonnen. Der echte Prototyp wird sogar 200 Tonnen wiegen, und das Fundament wird dementsprechend mehrere Tausend Tonnen Masse benötigen.  Ob diese Anlagen den Naturgewalten dauerhaft gewachsen sind, ist eine spannende Frage. Schon die Installation ist eine Herausforderung. Bei diesen starken Strömungen Kabelverlegungsschiffe und Schwimmkräne zu stabilisieren, ist alles andere als einfach. Um die Anlagen festzuzurren, brauchen wir überdies Taucher. Die können allerdings nur bei schwachen Gezeiten arbeiten, sogenannten Nipptiden, wenn die Strömung auf unter drei Kilometer pro Stunde fällt. Nipptiden gibt es aber nur alle 14 Tage. Gegenüber der ursprünglichen Planung haben wir etwa ein Jahr verloren. Ich gehe davon aus, dass dieses 110 kW-Gezeitenkraftwerk dennoch Ende 2012 Strom erzeugen wird. 2007 berichteten wir in bild der wissenschaft darüber, dass der Energiekonzern EnBW gemeinsam mit Voith an der niedersächsischen Küste ein 250 kW-Wellenkraftwerk plant.

 

Was ist daraus geworden?

Das Projekt haben wir nicht weiter verfolgt. Es hat sich gezeigt, dass die Wellenstärken in Niedersachsen für ein solches Kraftwerk nicht ausreichen. Wer die Kraft der Wellen zu Strom machen will, sollte an den Westküsten der Kontinente starten. Dort peitschen Westwinde die Ozeane über Tausende Kilometer auf. Damit sind die Wellen an diesen Küstenbereichen sehr energiereich. Im Mai 2011 haben wir unser erstes kommerzielles Wellenkraftwerk in Betrieb genommen. Das liegt in Nordspanien, in einem Fischerort namens Mutriku. Dort ist eine neue Hafenschutzmauer gebaut worden, in der wir 16 sogenannte Wellsturbinen mit einer elektrischen Gesamtleistung von 300 kW platziert haben.  

 

Welche Art der Meeresenergie-Nutzung erscheint ihnen persönlich am aussichtsreichsten? Wellenkraftwerke haben das größte Potenzial. Auch bei Strömungskraftwerken sehe ich sehr große Chancen. Grundsätzlich gilt: Wasserkraftwerke im Meer sind eine Technologie, die einen langen Atem und erhebliche Vorinvestitionen verlangt. Schön wäre es, wenn es für solche Meeresenergie-Kraftwerke ähnliche Stromtarife gäbe wie zu Beginn der Photovoltaik. Sie würden Investoren anlocken, Aufträge für Hersteller wie Voith wären die Folge. Dadurch würden die Produktionskosten für die Kraftwerke sinken, wie das die Photovoltaik gerade schön verdeutlicht.  

 

Die Meeresenergie-Nutzung könnte sich also ähnlich dynamisch entwickeln wie die Nutzung von Solar- und Windenergie?

Wir gehen davon aus, dass sich dieses Geschäftsfeld entwickelt. Sonst würden wir nicht jedes Jahr erhebliche Mittel in Forschung und Entwicklung der Meeresenergie investieren.

 

Das Gespräch führten Ralf Butscher und Wolfgang Hess für bild der wissenschaft

Bildnachweise

Dr. Roland Münch, Foto: Voith

Wasserfall, Foto: A. Arcadi/Photos.com

Das könnte Sie auch noch interessieren:

teilen