Tag des Wassers: Wasser(kraft) und Energie

Wasser ist die Quelle allen Lebens auf unserem Planeten, das weiß so gut wie jedes Kind. Daher erinnert der 22. März seit 1993 daran, wie wertvoll das Element ist. Zum diesjährigen Tag des Wassers schauen wir uns an, wie vielfältig Wasser auch in der Energiewelt Verwendung findet. Vom Wasserkraftwerk mit einer langen Geschichte über den viel diskutierten Wasserstoff hin zur nachhaltigen Nutzung von Abwasserwärme: in unserem Beitrag machen wir einen Rundumschlag über einige gelungene Nutzungsmöglichkeiten von Wasser für eine nachhaltige Energieversorgung.

Die Kraft des Wassers nutzen

Die Menschheit nutzt die Kraft des Wassers schon seit Jahrtausenden, erste Wasserräder und -mühlen gab es bereits in der Antike. In modernen Wasserkraftwerken wird die kinetische Energie („Bewegungsenergie“) des Wassers über Turbinen in Strom umgewandelt. Interessant: Für eine Kilowattstunde Strom werden ca. 400.000 Liter Wasser benötigt. Allein das zeigt, welche unglaubliche Kraft in unseren Flüssen steckt, denn insgesamt wurden 2020 fast 19 Milliarden Kilowattstunden Wasserkraft produziert, was über drei Prozent des gesamten Bruttostromverbrauchs deckte.

Und wer mehr oder auch Meer möchte 😊: Wellenkraft- und Gezeitenkraftwerke liefern ebenfalls eine unbändige Menge an Energie. Der Name verrät es schon: Wellenkraftwerke nutzen die Kraft der Wellen, Gezeitenkraftwerke hingegen setzen in Form von Staudämmen auf die Strömungs- und Sogkräfte, die sich aus der Differenz zwischen Ebbe und Flut ergeben. Und das sind durchaus beeindruckende Potenziale: an europäischen Küsten landen jedes Jahr Meereswellen mit einer Energie von rund einer Billion Kilowattstunden. Mit dieser Energie, von Wellenkraftwerken aufgenommen und in elektrische Energie umgewandelt, könnte man fünf bis zehn Prozent des Stromverbrauchs in Europa decken. Allerdings sind diese Technologien nicht weit verbreitet und noch mit hohen Investitionskosten verbunden.

Relevant für die Energiewende, gerade in Deutschland, sind daher bislang also eher klassische Wasserkraftwerke. Auch bei NATURSTROM spielen diese eine wichtige Rolle: Den Strom für unsere Kundinnen und Kunden kommt nämlich von vertraglich gebundenen Ökostrom-Anlagen in Deutschland, inklusive Liefernachweis. Die Strommengen werden u. a. aus mehreren Wasserkraftwerken am Inn und an der Weser bezogen. Damit setzen wir auf Qualität und Transparenz, was uns von vielen anderen Ökostromanbietern unterscheidet, die für ihren Strom lediglich Herkunftsnachweise beispielsweise von Anlagen aus Norwegen einkaufen. Die Wasserkraft hat 2021 44 Prozent Anteil an unserem Strommix für Privatkund*innen. Weitere 41 Prozent fallen auf Windenergie, 15 Prozent erzeugen Photovoltaikanlagen. Übrigens: Warum dieser Mix ein Meilenstein ist, was dahintersteckt und wie sich unser Strommix jetzt genau zusammensetzt, erfahrt ihr in diesem Blogbeitrag.

Aber nicht nur bei der Strombeschaffung ist NATURSTROM besonders ambitioniert, sondern auch bei der Weiterentwicklung der Energiewende. Daher ist in unseren Tarifen ein fester Förderbeitrag für neue Erneuerbare-Energien-Anlagen enthalten, mit denen vorrangig Wind- und Solarparks realisiert werden, aber es gab auch ein paar Wasserkraftprojekte.

Folgende Wasserkraftanlagen fördern wir:

 

Die Wassermühle in Flossing nähe München liefert genug Energie für die angrenzenden Gebäude, eine Wärmepumpe – und die Ladestation für ein Elektroauto. © NATURSTROM

Wasserkraftanlage Fuhlsbüttel bei Hamburg
Dieses Wasserkraftwerk wurde 2000 eingeweiht und produziert im Jahr ca. 550.000 kWh , womit es rund 210 Haushalte mit Strom versorgen kann. So werden ca. 550 Tonnen CO2 im Jahr eingespart. Die Turbinen haben ein Schluckvolumen von max. 3,6 m³/s – das entspricht etwa 30 Badewannen pro Sekunde!

Wasserkraftwerk Herrenhausen bei Hannover
Das EXPO-Projekt Wasserkraftwerk Herrenhausen vereint Klima- und Naturschutz. Hier betreiben die Stadtwerke Hannover eine Anlage, die mitten in einem hannoverschen Naherholungsgebiet Strom für 1.850 Haushalte produziert.

Wasserkraftanlage Kraftmühle zu Flossing bei München
Die Energie, die die traditionelle Wasserkraftmühle zu Flossing produziert, wird zum einen in das öffentliche Netz eingespeist, zum anderen treibt sie direkt vor Ort eine Grundwasserwärmepumpe an, mit der die angrenzenden Gebäude beheizt werden. Neben der Abdeckung des gesamten Haushaltsstromverbrauchs findet sie auch noch Verwendung zum Antrieb eines Elektrofahrzeugs.

Außerdem fördern wir die WKA Pulvermühle bei Erfurt, die Struppmühle bei Gießen und die Wasserkraftanlage Dasselpark bei Warstein-Allagen.

Energieträger Wasserstoff: alte Technologie neu diskutiert

Das Thema Wasserstoff ist komplex und könnte wahrscheinlich mehrere eigene Blogbeiträge füllen. Derzeit wird Wasserstoff als Energieträger der Zukunft heiß diskutiert , denn bei seiner Verbrennung entstehen, anders als bei der Verbrennung von Kohle, Öl oder Erdgas, keine klimaschädlichen Gase, sondern lediglich Wasserdampf. Und wenn man den Wasserstoff mit Ökostrom gewinnt, also „grünen Wasserstoff“ herstellt, entstehen im ganzen Prozess keine Klimagase. Die einen setzen daher ihre ganze Hoffnung in Wasserstoff für ein klimaneutrales Energiesystem. Die anderen sagen, das sei nicht flächendeckend umsetzbar, denn im Prozess der Gewinnung und Verbrennung gehe zu viel Energie verloren. Wie so oft, liegt die Wahrheit wohl in der Mitte – wir werden (grünen!) Wasserstoff für einige Anwendungen brauchen, aber viele Herausforderungen werden sich wohl auch anders lösen lassen.

Wasserstoff (H2) ist ein Gas, als das häufigste chemische Element ist es ein Bestandteil von H2O – das kennen wir alle – Wasser. Durch die sogenannte Elektrolyse kann Wasserstoff als Energieträger genutzt werden, indem es von Wasser oder Methan abgespalten wird: Bei diesem Verfahren trennt man mit Strom Wasser in seine Bestandteile Sauerstoff und Wasserstoff, die aufsteigenden Gase fängt man auf. Das geschieht beispielsweise über die Power-to-Gas Technologie, hier wird etwa mithilfe des überschüssigen Stroms aus Erneuerbaren Energien Elektrolyse betrieben. Mit erneuerbarem Strom kann der dann als „grüner“ Wasserstoff bezeichnete Energieträger also CO2-frei und klimaneutral produziert – und darüber hinaus zu Teilen ins Erdgasnetz eingespeist und als Energiespeicher genutzt werden.

Wasserstofftechnologien finden sich auch im Wärmebereich oder im Verkehr. In einer Brennstoffzelle werden mittels der sogenannten kalten Verbrennung Wärme und Strom produziert. Die Brennstoffzelle wandelt über einen elektrochemischen Prozess chemische Energie (des Wasserstoffs) mittels Oxidation in elektrische Energie um. In der zweiten Hälfe des 20. Jahrhunderts wurde diese Technologie vor allem in der Raumfahrt eingesetzt. Klingt futuristisch? Die Technologie ist aber nicht neu: Mit einer Brennstoffzelle wurde sogar bereits 1838 zum ersten Mal Strom erzeugt! Bislang wird die Brennstoffzelle aber erst in kleineren Stückzahlen eingesetzt, vor allem beim Heizen und im öffentlichen Nahverkehr.

Mit den richtigen Rahmenbedingungen kann Wasserstoff auf jeden Fall zu einem klimaneutralen Energiesystem beitragen – wenn er auch wirklich grün produziert wird.

Nachhaltig mit Abwassernutzung

Auch Abwasser kann noch als Energiequelle dienen. Das mag zunächst ein bisschen komisch klingen, dahinter steckt aber ein recht effektives Konzept: Das sperrige Wort Abwasserwärmerückgewinnung fasst zusammen, wie die Wärmeenergie vom Abwasser über einen Wärmeüberträger entzogen und auf ein Medium übertragen wird. Über eine Wärmepumpe wird die Wärme dann „recycled“ und mithilfe von elektrischem (Öko-) Strom auf ein höheres Wärmeniveau angehoben. Rund 10-15 Prozent des Wärmebedarfs in Gebäuden in Deutschland ließen sich mit der so gewonnenen Energie aus Abwasser decken.

Ein gutes Praxisbeispiel für die Integration von Abwasser als Energiequelle bietet unser Mikrostadtwerk-Konzept am südlichen Berliner Stadtrand: Das Zukunftsquartier Neulichterfelde steht für eine klimaneutrale und lokale Energieversorgung. Salomé Klinger, die das Konzept bei NATURSTROM entwickelt hat, erzählt stolz von dem Projekt: „Highlight des Wärmekonzepts ist die Errichtung eines innovativen und vollkommen brennstofffreien Wärmepumpenquartiers. Unter Nutzung einer Kombination aus oberflächennaher Geothermie und Abwasserwärmegewinnung heben Sole-Wasser-Wärmepumpen die Temperatur dezentral auf ein nutzbares Niveau. Die Netze in Wärmepumpenquartieren können bereits mit niedrigen Temperaturen von 0-15 Grad Celsius betrieben werden, verlieren wenig Wärme und sind daher hocheffizient. Das Wärmenetz wird als „kalt“ bezeichnet, weil die Temperatur der darin fließenden Sole deutlich unter den sonst üblichen 80 °C liegt. Dadurch kann die Energie der Umwelt genutzt werden: Das Erdreich weist ganzjährig Temperaturen von ca. 10 Grad auf. Diese Energie wird über Flächenkollektoren, die unter dem Sportplatz entstehen, nutzbar gemacht und zum Erwärmen des kalten Netzes genutzt.“

So vielfältig Wasser auf unserem Planeten vorkommt, so breit gefächert ist auch sein Potenzial. Ob die Kraft des Wassers, recyclen von Abwärme oder Wasserstoff-Nutzung per Raumfahrt-Technologie: Wasser ist nicht nur ein grundlegender, sondern auch ein sehr spannender Stoff.

Joanna Albrecht
Joanna Albrecht
joanna.albrecht@naturstrom.de

unterstützt das PR-Team von NATURSTROM seit September 2020, jongliert aber schon etwas länger beruflich mit Energiethemen. Ihr Herz schlägt Grün (und für Tiere). Sie mag Waldspaziergänge, Gärtnern und den Teamsport Ultimate Frisbee.

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