Anzeige, Technik | Energie, 06.12.2025

Ökologische Stromproduktion aus Fließgewässern

Die preiswerteste, nachhaltigste, ökologischste, langlebigste, wartungsärmste, Fisch-freundlichste Stromgewinnung aus Fließgewässern

Ganz einfach: Drei schwimmende Trommeln mit Paddeln treiben nicht, wie es dem Stand der Technik entspricht, Generatoren an, sondern Kolbenpumpen für Wasserhochdruck. Hochdruck bedeutet viel Energie im Verhältnis zur Größe der Maschinenkomponenten und kleine Komponenten = Kosteneinsparung. So wird das Presswasser gleich einer gesamten Flottille zum Ufer zu einer Sammelleitung gepumpt und treibt dort eine Peltonturbine an. Peltonturbinen sind die effizientesten und dazu preiswertesten Strommaschinen. Kommt das Wasser für den Antrieb einer Peltonturbine aus dem Gebirge, dann entspricht der Wasserdruck der verfügbaren Fallhöhe des Berghanges, aber nicht dem Optimum der Turbine. Kommt das Presswasser hingegen von Pumpen, dann hat die Peltonturbine den höchsten Wirkungsgrad.

Kommt Treibgut, dann rollen die Trommeln einfach darüber. Druckschläuche wie für Hochdruckreiniger sind 10 bis 20 m lang oder auch mehr. So kann der Druckschlauch über dem Wasser schweben. Dann aber nur ohne hydrokinetische Turbine unter Wasser (blau im Bild).

Ergänzt werden kann die Flottille der schwimmenden Wasserräder durch Mühlräder am Flussrand die Hochdruckpumpen antreiben, und selbst Windkraftwerk können statt Generatoren Pumpen antreiben.

Um zu vermeiden, dass Sand im Wasser Turbinenblätter beschädigt, können die Anlagen auch im geschlossenen Kreislauf betrieben werden, auch mit Gefrierschutz. Sand ist der Feind aller Turbinen.

Schwimmende Wasserräder in Kombination mit hydrokinetischer Turbine (blau im Bild)

In der Flussmitte knapp unter der Oberfläche ist die Strömungsgeschwindigkeit am größten, also auch die größte Energie. Für die Energie weiter unter der Oberfläche, wo die Paddel den Wasserfluss nicht erreichen, bieten sich als Energieerntemaschinen hydrokinetische Turbinen an. Also Propeller ähnlich einer Schiffsschraube. Solche Maschinen werden bereits angeboten, allerdings gekoppelt mit einem Stromgenerator. Wie zum Beispiel der Energyfish aus Deutschland oder die Stromboje aus Österreich. Diese Bauarten haben das Problem, dass sich die Propeller unter Wasser nur langsam drehen. Genannt wird eine Drehzahl von max 100 U/min, um Fische nicht zu schreddern. Generatoren hingegen brauchen hohe Drehzahlen. Um auf die 3000 U/min der Generatoren zu kommen, werden entweder teure Übersetzungsgetriebe eingebaut oder die Generatoren haben viele Pole mit viel Kupfer, beides treibt die Kosten in die Höhe. Hohe Preise schrecken Investoren ab.

Zweites Problem

Der Strom fließt mittels Kabel zum Ufer. Generatoren und Kabel haben ein Magnetfeld und das nimmt den Fischen die Orientierung. Forellen haben im Gehirn Eisenmoleküle zur Orientierung durch das Magnetfeld der Erde.

Drittens

Die nicht gerade umweltfreundliche Lösung, um die hydrokinetische Turbine in der Schwebe zu halten, geschieht durch große Schwimmkörper aus Plastik. Denn nur Plastik lässt sich unter vertretbaren Kosten strömungsgünstig formen. Plastik wird allmählich vom Sand abgerieben und als Mikroplastik im Wasser verteilt. Unsere Schwimmkörper sind schwimmende Wasserräder.

Unsere Pumpenlösung braucht weder Getriebe noch viel Kupfer. Die Drehzahl kann gering sein.

Eine entsprechende Pumpe haben wir bereits im Angebot. Diese Pumpe ist für sehr niedere Drehzahlen und hohe Drücke konzipiert. Exzenter der Kurbelwelle hat mit den Gleitschuhen aus POM Kunststoff eine sehr große Kontaktfläche und deshalb reicht Wasser als Schmierung. Drei Kolben garantieren wie bei Hochdruckreinigern einen gleichmäßigen kontinuierlichen Wasserfluss.

Wenn die Wassertiefe gering und der Bach schmal ist

Ökologie in Reinstform

Einmalig bei Stromkraftmaschinen: Während in Windrädern eine Unmenge von Kunststoffen verbaut ist, dazu Balsaholz durch Raubbau aus Tropenwäldern und alles nach 20 Jahren schrottreif ist, können die schwimmenden „Fässer" aus heimischem Holz gefertigt sein. Holz hält im Wasser sehr lange. Zum Beispiel Lärche über mehrere 100 Jahre. Neben Holz kommt auch Stahl zum Einsatz. Selbst die Dichtungen der Pumpen können statt aus Kunststoff aus Leder sein. Leder bewährt sich seit der Jahrtausendwende in unseren Holzspaltern und Schmiedepressen für Messerschmiede.

Kostenvorteile der Energieernte mittels Kolbenpumpe und Peltonturbine wurde bereits von der technischen Uni Dresden berechnet

Allerdings kommt die Drehbewegung von einem Mühlrad über Wasser. Ob Mühlrad über Wasser oder Propeller unter Wasser ändert nichts an der Sache. Die im PDF beschriebene Bauart sieht einen Druckkessel vor, um den pulsierenden Wasserfluss zu glätten. Darauf können wir verzichten, denn bereits bei 3 Kolben verschwinden die Druckstöße. Das belegen Hochdruckreiniger aller Hersteller, die nur drei Kolben haben und gleichmäßigen Wasserstrahl liefern.

Mueller_Wasserdruckrad für Fallhöhen unter 1 m.pdf (baw.de)

Der Preishammer

Wird eine Peltonturbine für ein Wasserkraftwerk geplant, dann wird sie je nach verfügbarem Wasserdruck und verfügbarer Wassermenge neu berechnet und entsprechend konzipiert. Im Grunde immer ein Prototypenbau und das kostet. Kommt hingegen die Peltonturbine bei mehreren Schwärmen von schwimmenden Kraftwerken zum Einsatz dann richten sich die Pumpen der jeweiligen schwimmenden Wasserräder nach gewünschtem Druck und optimaler Fördermenge. Das ermöglicht die Serienproduktion der Peltonturbinen. Dadurch ergeben sich dann wesentlich niedrigere Preise.

Nichts ist patentiert, Nachahmung dem Klimawandel zu Liebe erwünscht

Die gesamte Technik ist so einfach und anspruchslos, dass damit selbst die ärmsten Länder der Welt zurechtkommen.

Kein Stromverzicht bei der Renaturierung von Flusskraftwerken

Renaturierung der Flüsse bedeutet nicht Verzicht auf die zuvor gewonnene Energie. Die Pumpenlösung macht's möglich.

Wird ein Bach oder Fluss renaturiert, dann werden in der Regel auch die Staumauern abgerissen. Übrig bleiben die Turbinen. Und diese können mit der von uns vorgeschlagenen Pumpentechnik mit schwimmenden Wasserrädern weiterverwendet werden.

Frage an KI: EU Vorgaben zur Renaturierung von Flüssen

Die EU gibt die Renaturierung von Flüssen als Ziel vor, insbesondere durch die EU-Renaturierungsverordnung (Nature Restoration Law), die bis 2030 25.000 Kilometer Flusskilometer renaturieren und frei fließen lassen will. EU-weit besteht eine Verpflichtung, den „guten Zustand" von Gewässern zu erreichen, wobei das Verschlechterungsverbot gilt und Verbesserungsgebote zur Renaturierung und Wiederherstellung bestehen. Renaturierungsmaßnahmen umfassen den Rückbau von Querbauwerken, die Schaffung von mehr Raum für den Fluss, die Reduzierung der Stoffbelastung und die Schaffung von Rückzugsräumen wie Altwässern.

Weitere Frage an die KI: Wer ist in der EU zuständig für Renaturierung von Flüssen?

Die Zuständigkeit für die Renaturierung von Flüssen liegt sowohl bei der Europäischen Union als auch bei den Mitgliedstaaten und deren regionalen bzw. nationalen Behörden. Die EU setzt die rechtlichen Rahmenbedingungen, wie das Renaturierungsgesetz (Nature Restoration Law), und die Mitgliedstaaten sind für die konkrete Umsetzung der Maßnahmen auf nationaler Ebene verantwortlich.

Also nicht nur national sondern auch regional.

Das enorme ungenutzte Energiepotenzial, das in Flüssen steckt

Weltweit gibt es über 50.000 große Staudämme, aber nur ein winziger Teil davon wird für die Stromproduktion genutzt. Genau das wollen Forschende aus den USA ändern und damit 78 Gigawatt an Wasserkraft gewinnen. Das ist in etwa die Leistung von 56 Atomkraftwerken! Das Ganze soll relativ einfach gehen und dadurch CO2 eingespart und größere Eingriffe in die Natur vermieden werden.

Dies sagt der Wissenschaftsyoutuber Jacob Beautemps des Produktionsunternehmen für das öffentliche Fernsehen:

i&u TV Produktion GmbH

Riesige ungenutzte Energiequelle: SO VIEL steckt in alten Staudämmen!

https://www.youtube.com/watch?v=IDKy5P-mLec

In Deutschland – allein die wichtigsten 20 deutschen Flüsse:

Gesamtlänge von 11.350 km Gesamtwasservolumenstrom bei einem mittleren Normalpegelstand von 7.695 m3/s
mittlere Strömungsgeschwindigkeit von cm = 1,8 m/s (Bereich von cm = 1,1 m/s bis 3,5 m/s) Leistung des Wassers von ca. 40,64 MW

Diese Textpassage entnehmen wir aus:

Verbundprojekt VP 3.5 Strömungs- und Maschinentechnik der hydrokinetischen Turbinen Partner: Hochschule Merseburg Förderkennzeichen: 03WKCO3E Laufzeit: 01.07.2015 – 30.06.2018 Berichtszeitraum: 01.07.2015 – 07.12.2015 (flussstrom.de)

Unser Kommentar: Da hydrokinetische Turbinen für die Natur neutral sind, bietet sich die Möglichkeit, jeden Meter der Flussläufe von den Alpen bis zum Meer zu nutzen, und so summiert sich die zu erntende Energie weit über dem, was ein weiterer Ausbau der Windenergie bringen würde.

Allein in Bayern existieren gut 4.200 Wasserkraftanlagen mit einer installierten Gesamtleistung von gut 2,9 GW (Gigawatt). (Inklusive Pumpspeicherkraftwerke).

www.lfu.bayern.de/wasser/wasserkraft/index.htm

Darunter sind viele Kleinkraftwerke in höheren Lagen mit empfindlichem Ökosystem, dort könnte man mit der Renaturierung einen Anfang wagen.

Flusskraftwerke wie gehabt sind ausgereizt und es werden keine neuen mehr gebaut, jedenfalls in Europa. Wie schädlich die Wasserkraft für die Natur ist.

www.welt.de/wissenschaft/article223322842/Staudamm-Warum-er-fuer-die-Umwelt-oft-die-schlechtere-Alternative-ist.html

www.spektrum.de/news/wasserkraft-das-sterben-der-stauseen/1969555

Das Video ist von Spektrum der Wissenschaft und trägt den Titel: Die unangenehme Wahrheit über Wasserkraft:

https://www.youtube.com/watch?v=rsSwX6hCJrs

Ein Vortrag von Prof. Klement Tockner, Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung / Goethe-Universität Frankfurt

am 20. Nov. 2023 in IHK für München und Oberbayern, Max-Joseph-Straße 2, 80333 München

(ab min 11, zuvor allgemeines zur Artenvielfalt)

Untertitel des Videos: Rückgang der Artenvielfalt – was bedeutet das für Wirtschaft und Gesellschaft?

www.ifo.de/mediathek/2023-11-20/rueckgang-der-artenvielfalt-was-bedeutet-das-fuer-wirtschaft-und-0

Betreffend Bayern auf focusonline am 20.05.2024

www.focus.de/wissen/studie-zeigt-wasserkraftwerke-schaedigen-oekosysteme-energyfish-von-bayerischem-start-up-koennte-die-rettung-sein_id_259938257.htm

Weiterer Nachteil der Staudämme:

Durch Albedo strahlen Wasserkraftwerke nicht zurück

www.uibk.ac.at/de/newsroom/2021/wasserkraft-ist-nicht-per-se-klimaneutral/

Dass die Albedo von Seen deutlich niedriger ist, als jene der meisten terrestrischen Ökosysteme, war bisher bekannt. Dass dieser Unterschied einen teilweise beträchtlichen Teil der CO2-Einsparungen durch Wasserkraft zunichtemacht, wurde bisher nicht erforscht.
www.global2000.at/wasserkraft

Der größte Nachteil der Staudämme: Beton hält laut KI höchstens 100 Jahre.

www.gutefrage.net/frage/warum-ist-beton-nur-80-jahre-haltbar

www.scinexx.de/news/technik/wie-lange-haelt-beton/

Links zu einigen Portalen betreffend Renaturierung von Flüssen

Energieernte von der Quelle bis ins Flachland und welche Energie zur Zeit verloren geht, aber nicht bei unseren schwimmenden Kraftwerken

Nur ein Teil des Wassers, das im Gebirge in Stauseen gesammelt wird, wird mit großem Höhenunterschied zu den Turbinen geleitet, Restwasser fließt als Bach weiter um den Fischen ein Überleben zu ermöglichen. Bis dann beide Gewässer wieder vereint werden, vergrößert sich der Bach und man hat wieder Wasser für weitere Kraftwerke, bei geringerem Gefälle für Laufwasserkraftwerke. Damit die Fische dann stromaufwärts schwimmen können wird bei Laufwasserkraftwerken ein Teil des Wassers über Treppen oder andere Baulichkeiten geleitet. Laufwasserkraftwerke sind sehr teuer und man muss abwägen, ob sich eine Investition rechnet. Ein starker Eingriff in die Natur sind sie allemal. Fischereiverbände beklagen, dass bei Laufwasserkraftwerken trotz Versprechen der Betreiber immer noch Fische zu Schaden kommen.

Der enorme Vorteil der Peltonturbine

Peltonturbinen sind von allen Wasserkraftmaschinen nicht nur die preiswertesten, sondern auch die mit dem höchsten Wirkungsgrad. Dazu kommt die hohe Drehzahl bis 3000 U/min. Je höher die Drehzahl, um so kleiner und preiswerter der Stromgenerator. Peltonturbinen lassen sich einfach und exakt regeln, man bekommt sauberen Sinusstrom bei konstanter Frequenz und man kann so den Strom direkt ins Netz einleiten. Sie sind gutmütig, wenn das Wasser in Stößen kommt und der Druck von den Sollwerten abweicht.

Langlebigkeit der Peltonturbinen und Pumpen

Peltonturbinen drehen zuverlässig mit geringen Wartungskosten auch über 100 Jahre. Das gilt auch für Kolbenpumpen und Propeller. Sind die genannten Komponenten doch irgendwann zu verschrotten, dann werden sie einfach eingeschmolzen und ergeben keinen Sondermüll.

Wartung

Lockert man eines der Seile der Verankerung am Ufer, dann treibt die Wasserströmung die Anlage an das gegenseitige Ufer. Eine Kolbenpumpe kann man dann zur Revision einfach ausbauen. Mehr hat das Flusswasserrad nicht. Was nicht ist, kann nicht kaputtgehen.

Da punkten wir gegenüber den Kraftwerken unter Wasser. Nahe den Flussufern ist die Wassertiefe generell gering. So kann man die sperrigen Propellerkraftwerke nicht einfach an Land ziehen. Unsere schwimmenden Wasserrädern aber schon.

Pumpen können einfach ausgetauscht werden ohne sie zu öffnen.

Füllung von Speicherbecken

Nicht nur in den Alpen steigt der Bedarf an Speicherbecken und nicht immer kommt genügend Wasser aus Zuflüssen. Pumpen, die durch E-Motoren angetrieben werden und das Wasser aus Flüssen und Bächen ansaugen, sollen es dann richten. Mit Kolbenpumpen kann man das Wasser auch über eine Fallhöhe von 1.000 m pressen.

Nord-Süd-Stromtrassen doppelt genutzt

Die Stromtrassen von Nord nach Süd sind gedacht, das windarme Bayern mit Strom aus nördlichen Windkraftwerken zu versorgen. Bayern hat zahlreiche Fließgewässer und das bedeutet ein großes Potenzial für viel Strom mittels Flussbettturbinen. Wenn im Norden kein Wind weht, dann könnte Bayern aushelfen.

Kontakt: Starfort des Stubenruss Paul | +39 0472 835 776 | info@starfort.it | www.starfort.it/de/