Eine Artikelreihe zur Vorstellung eines Vorzeige-Energieprojekts im Eigenheim: Wasserkraft

Seit mehreren tausend Jahren und in allen möglichen Kulturen der Erde findet Wasserkraft Verwendung. Man geht davon aus, dass sie bereits vor über 5.000 Jahren in China genutzt wurde. Seit der frühen Neuzeit bis zum Anfang des 20. Jahrhunderts wurde die Kraft des Wassers vor allem in Mühlen- und Sägewerksstandorten verwendet, wie es eben auch bei dem Projektstandort „Brunnersäge“ der Fall war.

Hintergrund

Seit 1948 war hier eine Ossberger Druck- und Saugturbine ohne Steuer- und Regelungstechnik zur Stromerzeugung im Einsatz. Der ständig verstopfte Vorrechen musste händisch gereinigt und der Wasserzufluss zur Turbine per Hand geregelt werden. Zwar war die damalige Technik zum Zeitpunkt des Erwerbs der neuen Wasserkraftanlage von Frau Jakob bereits veraltet, das Turbinengebäude allerdings noch in einwandfreiem Zustand und konnte somit wieder als Standort für die zukünftige Wasserkraftanlage verwendet werden.

Um das alte Flair der ehemaligen Mühle wieder aufleben zu lassen, aber auch in Andenken an ihren verstorbenen Vater, der mit Leib und Seele den Beruf des Bauingenieurs ausübte, entschied sich Astrid Jakob zur Errichtung einer Wasserkraftanlange mit Wasserrad. 

Mit einer mittleren Ausbauleistung von 3 kW sollte das Wasserrad eine prognostizierte Stromproduktion von 24.000 kWh erreichen, wovon die Familie selbst circa die Hälfte benötigt. Die Realität sieht leider etwas anders aus – mehr zu den tatsächlichen Werten am Schluss des Artikels (siehe Fazit).

Maßnahmen

Nachdem der Antrag zur Neugenehmigung der Wasserkraftanlage von den Behörden abgesegnet wurde, starteten die Baumaßnahmen im April 2018. Die Bau- und Installationsarbeiten konnten binnen 4 Monaten abgeschlossen werden und beinhalteten folgende Teilschritte:

• Fundament für das Wasserrad
  Das bereits bestehende Turbinenhaus, in welchem zukünftig der Generator und das Getriebe für das Wasserrad untergebracht sein sollten, wies leider ein mangelhaftes Fundament auf und musste somit aufwändig unterfangen werden. Für die Betonage der Wände für das Wasserrad wurden insgesamt 25 Kubikmeter Beton benötigt.
• Wasserrad mit Holzgerinne und Überdachung
  Das aus Stahl bestehende Wasserrad mit einem Durchmesser von 4,50 Metern und einer Breite von 1,25 Metern wurde in 8 Segmentteilen geliefert und mittels Bagger zusammengesetzt. Der Vorteil des Materials Stahl liegt darin, dass es im Winter bei kalten Temperaturen nicht so schnell einfriert wie Holz. Das Gerinne zum Wasserrad hin allerdings wurde aus Holz gefertigt und mit Bitumenbahnen aufwändig allseits abgedichtet, um eine absolute Dichtigkeit zu gewährleisten. Das Dach des Turbinenhauses wurde so verlängert, dass das Rad zukünftig überdacht ist.

• Wehranlage
  Am Ende des 150 Meter langen Oberwassergrabens befindet sich die Wehranlage mit einer Länge von 17 Metern, einer Breite von 4,50 Metern und einer Höhe von 1,60 Meter. Insgesamt wurden hier bei den Schalungsarbeiten und der Betonage circa 33 Kubikmeter Beton verbaut.

• Notüberlauf
  Ein kleines Wehr mit 5 Metern Länge wurde an der Stelle des früheren Rechens als Notüberlauf errichtet. Dieser dient als Hochwassersicherungsmaßnahme und der Abflussbereich wurde dementsprechend großzügig gestaltet.
• Einlaufbauwerk und Oberwassergraben
  Die Schalung des Einlaufbauwerks war komplett oberirdisch, später verschwand aber die untere Hälfte des Bauwerks durch Auffüllung des Geländes, auch im Bereich des Oberwassergrabens.
• Fischaufstiegshilfe
  Im Bereich der Wehranlage wurde eine Fischaufstiegshilfe maßgeblich für die heimische Leitfischart Forelle errichtet. Im Bereich des Wasserrads wurde ein ausreichendes Polster von 0,90 Metern geschaffen, um Verletzungen der abwärtsschwimmenden Fische durch den Aufprall auf die Sohle sicher zu vermeiden. Durch diese Maßnahmen wurde die stromauf- und abwärts gerichtete Durchgängigkeit wieder hergestellt.

Logischerweise verursachten die Baumaßnahmen große Erdbewegungen, genau genommen wurden über 1.000 Kubikmeter Erdreich bewegt und etliche Steine in allen Größenordnungen kamen zum Vorschein. Doch das gesamte Aushubmaterial konnte im Zuge dessen komplett wiederverwendet werden, beispielsweise bei der Fischtreppe.

Das Bauvorhaben in groben Zahlen

Wasserrad	45.000 €
Baggerarbeiten	30.000 €
Betonarbeiten	25.000 €
Planung	20.000 €
Fischaufstieg	5.000 €
Gesamt	125.000 €

Die anfangs angenommene Durchschnittsleistung von 3,0 kW und einer somit einhergehenden Jahresleistung von 25.800 kW erwies sich als zu hoch eingeschätzt.

Tatsächlich war bereits im Jahr der Inbetriebnahme so wenig Wasser vorhanden, dass kaum 1 kWh produziert wurde. Mitte August 2018 wurde die Anlage nach nur 4 Monaten Bauzeit in Betrieb genommen.

Stromproduktionen über die Jahre

2018                           3.570 kWh

2019                           14.220 kWh

2020                           19.440 kWh

2021                           17.820 kWh

2022                           17.830 kWh

Erfreulicherweise als zu großzügig eingeschätzt erwies sich aber auch der Eigenverbrauch der Familie, welcher sich trotz der wesentlich geringeren Strommengen auf circa 50 % beläuft. Zudem betragen im Schnitt die jährlichen Stromeinnahmen circa 1.200 € netto, maßgeblich ist aber, dass der erwähnte Eigenverbrauch je nach Strompreis Einsparungen von bis zu 5.000 € pro Jahr bedeutet.

Fazit

Ein Wasserrad als Stromerzeugungsanlage zu errichten ist kein alltägliches Mittel. Einen enormen wirtschaftlichen Gewinn wird man damit auch nicht erzielen, im Gegenteil muss man sogar sehr hohe Investitionskosten tätigen.

Ein Wasserrad ist etwas für Liebhaber, für passionierte Wasserkraft-Begeisterte. Vor allem nämlich im Punkto Genehmigungen werden Projektierenden hier immer noch Steine in den Weg gelegt, das Verfahren ist aufwändig und langwierig und verlangt einem viele Nerven ab.

Der große Vorteil der Wasserkraft liegt aber darin, dass diese Anlagen im Normalfall 50 Jahre ohne nennenswerte Reparaturen oder Investitionen laufen sollten. Sobald also die Finanzierung hierfür beendet ist, hat man de facto kostenlosen Strom. Vor allem nächste Generationen profitieren somit enorm von Wasserkraftanlagen.

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