Energieumwandlung 22.05.2019, 10:48 Uhr

Der Mittelrhein produziert bald Strom

Abseits der Fahrrinne werden derzeit 16 schwebende Kraftwerke im Wasser installiert. Jedes kann bis zu 100 Haushalte versorgen. Für Fische soll keine Verletzungsgefahr bestehen. Ingenieur.de berichtete bereits über die innovative Stromboje in der Donau bei Wien und hat nun die aktuellen Neuerungen für Sie.

Stromboje im Mittelrhein

Stromboje im Mittelrhein

Foto: Stromboje Mittelrhein UG

Eine elegante Lösung, Fließgewässern kinetische Energie zu entziehen, hat die österreichische Firma Aqua Libre Finanzierungs-GmbH gefunden: die Stromboje. Mit dieser Innovation wird bereits die Donau in der Wachau östlich von Wien zum Energieerzeuger. Im Rhein nahe St. Goar wird diese Form der Energieumwandlung nun ebenfalls umgesetzt und zwar im Prinzensteiner Fahrwasser, das für die Berufsschifffahrt seit den Siebzigerjahren gesperrt ist. Dort wird eine Fahrrinne benutzt, die von diesem Parallelfluss durch eine langgestreckte Insel getrennt ist. Das Unternehmen „MittelrheinStrom“ aus Bingen lässt dort 16 Unterwasserturbinen des österreichischen Herstellers  aus Margarethen am Moos installieren. Jede ist 11 Meter lang und wiegt etwa 7 Tonnen. Schwimmkörper sorgen dafür, dass sie nicht untergehen.

Bis zu 500.000 Kilowattstunden pro Jahr

Das komplette Aggregat hängt an Ketten, die im Untergrund befestigt sind. Die Wassertiefe muss mindestens 3 Meter betragen. Bei einer mittleren Fließgeschwindigkeit von 3,3 Metern pro Sekunde, die im Prinzensteiner Fahrwasser erreicht wird, liegt die Leistung bei 65 Kilowatt. Bei 4 Metern pro Sekunde sind es schon 100 Kilowatt. Das bedeutet eine Stromproduktion von bis zu 400.000 Kilowattstunden pro Jahr. Das ist der Jahresverbrauch von 100 deutschen Durchschnitthaushalten.

Anders als bei Wind- und Solaranlagen liefert die Turbine ganzjährig Strom, ist damit wetter- und tageszeitunabhängig. Lediglich bei Niedrigwasser sinkt die Stromproduktion. Die erste Turbine soll im Juni in Betrieb genommen werden.

Das Fundament ragt tief in den Boden

Die Österreicher bohren von einem 25 Tonnen schweren Ponton aus, der fast 25 Meter lang und 8,5 Meter breit ist, 5 bis 7 Meter tiefe Löcher in den Untergrund und füllen sie mit Beton aus, der unter Wasser aushärtet. Daran werden die Ketten befestigt, die die Turbinen festhalten. Der Rotor dreht sich 50 bis 120 Mal pro Minute. Für Fische soll das ungefährlich sein, so das Unternehmen. Das hätten Versuche mit Prototypen gezeigt, die in der Donau installiert worden sind. Sicherheitshalber werden die Turbinen videoüberwacht, um zu beweisen, dass die Unterwasser-Stromerzeuger keine Schäden verursachen.

Die Turbine treibt einen PM-Synchron-Generator (PM = Permanentmagnet) an, dessen Drehzahl von der Steuerungselektronik an die jeweilige Fließgeschwindigkeit angepasst wird. Das bedeutet, dass in jeder Situation optimal viel Strom erzeugt wird. Er wird per Kabel ans Ufer geführt und dort ins Netz eingespeist.

Ersatz von Dieselgeneratoren in weiteren Gebieten

Die Stromboje sei gut geeignet für den Einsatz in entlegenen Weltregionen, die an Flüssen liegen und mit Strom aus teuren und wenig umweltfreundlichen Dieselaggregaten versorgt werden. Das Unternehmen kann nach eigenen Angaben einen Beitrag zur Grundlastabsicherung leisten. Das wird  durch die kontinuierliche Stromerzeugung erzielt. Des Weiteren sollen weitere Standorte für Strombojen am Mittelrhein umgesetzt werdenn. Der Mittelrhein mit seinem hohen natürlichen Gefälle, die sogenannten Gebirgsstrecke, bietet ideale Voraussetzungen dafür.

Optimierte Stromernte an der Donau

An der Donau sorgt die Stromboje bereits für optimierte Stromernte. Das am Donaugrund befestigte Kleinkraftwerk erinnert eher an ein im Wasser liegendes U-Boot, als an eine Boje. Das hat System: Denn Gewicht, die Länge der Kette, der Aufhänge-Punkt im Fluss, der Auftrieb der Stromboje und der Strömungsdruck in der Donau gewährleisten bei Normalwasserständen, dass sich die Stromboje immer in der stärksten Strömung knapp unter der Wasseroberfläche selbstständig ausrichtet. Die Boje liefert mit ihrem Rotor von 250 Zentimetern eine Nennleistung von 70 Kilowatt bei einer Strömung von 3,3 Metern pro Sekunde. So kann sie je nach Standortqualität bis zu 300 Megawattstunden im Jahr produzieren, was für etwa 75 Durchschnittshaushalte ausreichend ist. Ein Bojenpark im Fluss kann damit ganze Gemeinden mit Strom versorgen.

Ein selbstreinigender Rechen aus Stahlseilen schützt den Einlauf und den Rotor der Strom-Boje vor Treibgut. Gleichzeitig dient er Schwimmern und Sportbooten als Schutz vor einer Berührung mit dem Rotor. Foto: Aqua Libre

Ein selbstreinigender Rechen aus Stahlseilen schützt den Einlauf und den Rotor der Strom-Boje vor Treibgut. Gleichzeitig dient er Schwimmern und Sportbooten als Schutz vor einer Berührung mit dem Rotor.

Foto: Aqua Libre

Bei Hochwasser senken die Aqua Libre Finanzierungs-GmbH Mitarbeiter die Boje ab, damit sie nicht durch das vorbeirauschende Treibgut beschädigt wird. Bei Normalpegeln schützt ein selbstreinigender Rechen aus Stahlseilen den Einlauf und den Rotor der Stromboje wirkungsvoll vor kleinerem und auch vor großem Treibgut. Gleichzeitig dient dieser Rechen Schwimmern und Sportbooten als Schutz vor einer Berührung mit dem Rotor.

Boje ist fischfreundlich konzipiert

Der Rotor dreht sich langsam, mit 50 bis 120 Umdrehungen pro Minute. So können Fische, die durch die Stromboje hindurch schwimmen, diese auch gefahrlos passieren. Montiert ist der zweiflügelige Rotor aus Aluminium oder Bronze an einem Rahmen aus hochwertigen Stahlrohen und -profilen.

2,5 Meter im Durchmesser ist der Rotor der Strom-Boje, der sich nur 50 bis 120 Mal in der Minute dreht. Dadurch können Fische gefahrlos mitten durch die Boje schwimmen. Foto: Aqua Libre

2,5 Meter im Durchmesser ist der Rotor der Strom-Boje, der sich nur 50 bis 120 Mal in der Minute dreht. Dadurch können Fische gefahrlos mitten durch die Boje schwimmen.

Foto: Aqua Libre

Der Katamaran kann bis zu 100 Bojen betreuen und warten

Für die Wartung seiner Strombojen hat Aqua Libre Finanzierungs-GmbH einen Katamaran umgebaut, der in seinem Vorleben Fracht transportierte. Aus dem ursprünglich schlichten Transportschiff „Edith“ wurde ein vielseitig verwendbares über 10 Knoten schnelles Forschungsschiff. Bis zu 100 Strombojen in einem Park kann der Katamaran im Jahr betreuen und warten.

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