Der Ausbau möglicher Wasserkraftressourcen entscheidet sich heute immer öfter daran, wie fischverträglich die eingesetzte Wasserkrafttechnik arbeitet. Genehmigungen gibt es vielerorts nur mehr, wenn wasserwirtschaftlich effiziente Nutzung und Schonung der Gewässerfauna Hand in Hand gehen. Eine besonders fischfreundliche Wasserkraftturbine repräsentiert die in Bayern entwickelte und gefertigte DIVE-Turbine, eine drehzahlregulierte oder drehzahlfeste Propellerturbine, die sich zunehmend großen Zuspruchs erfreut. Ihre Qualitäten in Sachen Fischfreundlichkeit waren nicht zuletzt ein wesentlicher Grund, warum die DIVE-Turbine in die ersten Entwicklungsstadien des Schachtkraftwerks, eines wegweisenden, höchst fischfreund- lichen Kraftwerksprototyps der TU München, eingebunden war.

Die Referenzen der vergangenen Monate sprechen eine eigene Sprache. Ob in Südfrankreich, oder in der Pyrenäen-Region, ob im Schwarzwald, oder in Sachsen-Anhalt: An Wasserkraftstandorten mit geringen Gefällestufen und hohen Ansprüchen in Sachen Ökologie und Fischfreundlichkeit setzen die Betreiber auf die Technologie der DIVE-Turbine. Gerade auch an Standorten, an denen durch die Erhöhung von Rest- bzw. Mindestwasserabgaben ein neues, nutzbares Energiepotential gegeben ist, kann dieses mittels DIVE-Turbine effizient und zuverlässig genutzt werden. Gleichzeitig legen die Ingenieure der DIVE Turbinen GmbH & Co. KG großes Augenmerk darauf, dass an derartigen Anlagen die aktuellen Anforderungen an die Ökologie erfüllt werden. Mehr noch, es werden damit neue Standards gesetzt. Ein Beispiel dafür: die jüngste im Kraftwerk Las Rives an der Ariége in Südfrankreich installierte DIVE-Turbine mit 110 kW Leistung. Es handelt sich dabei um bereits die zweite drehzahlfeste DIVE-Turbine, die in der Anlage eingebaut wurde. Bei ihrer Auslegung wurde ein neuartiges, besonders fischfreundliches Design gewählt, um ein schlüssiges ökologisches Konzept zu realisieren. Der für diese Fallhöhe und Durchflussmenge übliche Laufraddurchmesser von circa 800 mm wurde auf 1080 mm vergrößert und damit die maximale Betriebsdrehzahl um circa 35% verringert. Auch das Laufraddesign selbst ist mit lediglich drei Laufradschaufeln äußerst fischfreundlich ausgeführt.

Spalte als Kriterium
Vor diesem Hintergrund ist es auch nachvollziehbar, dass die DIVE-Turbine aus dem bayerischen Odenwald im Jahr 2009 maßgeblich in die Entwicklung des Schachtkraftwerks eingebunden war. Ihr fischfreundliches Design auf der einen und die wartungsfreie Betriebsführung auf der anderen Seite prädestinierten sie für das Schachtkraftwerk, das über die Jahre an der Technischen Universität München immer weiterentwickelt wurde – und heute als wohl eines der ökologisch verträglichsten Kraftwerkskonzepte der modernen Wasserkraft gilt.
„Ein maßgebliches Kriterium für die Fischfreundlichkeit sind Spalte zwischen rotierenden und feststehenden Teilen. Doppelt regulierte Kaplanturbinen haben verstellbare Laufradschaufeln bei konstanter Drehzahl. Daher gibt es Spalte zwischen der Laufradnabe und den Laufradschaufeln sowie zwischen den Schaufeln und dem Turbinenkessel“, erklärt Dipl.-Ing. Manuela Winbeck von DIVE Turbinen GmbH & Co. KG und zieht den Vergleich mit der DIVE-Turbine: „Die doppelt regulierte DIVE-Turbine, bzw. alle drehzahlregulierten Propellerturbinen haben fest mit der Nabe verbundene Laufradschaufeln. Somit liegt hier kein Spalt zwischen Laufradschaufeln und Nabe vor, sowie nur ein geringer Spalt zwischen Laufradschaufeln und Turbinenkessel. Bei drehzahlregulierten Propellerturbinen erfolgt die Regelung über den Leitapparat und die Anpassung der Drehzahl.“ Hinzu kommt, dass drehzahlvariable Propellerturbinen einen weiteren entscheidenden Vorteil in dieser Hinsicht mitbringen: Durch die Anpassung der Drehzahl vermindert sich in allen Teillast-Betriebspunkten die Kollisionsgeschwindigkeit – und damit das Risiko für Lebewesen, die in die Turbine gelangen.

Geringste Fischmortalität
Manuela Winbeck verweist in diesem Zusammenhang auch auf Freilanduntersuchungen an einer DIVE-Turbine, die 2016 in Frankreich durchgeführt wurden und die die außergewöhnliche Fischfreundlichkeit der Maschineneinheit bestätigten. Lagen hinsichtlich der Berechnung der turbinenbedingten Fisch-Mortalitätsrate bei doppeltregulierten Kaplanturbinen einschlägige Formeln vor, so konnte die Mortalität für drehzahlvariable Axialturbinen bislang nur geschätzt werden. Insofern lieferte der Praxistest im Juni 2016 an einem Kraftwerk an der Ariége am Fuß der Pyrenäen wichtige neue Erkenntnisse. Schon unter Volllastbedingungen zeigte sich, dass die Fisch-Mortalität für eine drehzahlvariable Propellerturbine deutlich unter jener einer Kaplanturbine lag. Darüber hinaus ergaben sich über den gesamten Betriebsbereich betrachtet nahezu gegensätzliche Verläufe zwischen Kaplan- und DIVE-Turbine. Das heißt, während bei der Kaplanturbine die Mortalitätsrate mit abnehmendem Durchfluss aus den genannten Gründen ansteigt, sinkt die Mortalitätsrate bei der DIVE-Turbine mit reduziertem Durchfluss erheblich. Die Untersuchungen lassen somit nur einen Schluss zu: Eine Kombination aus modernem Feinrechen mit geringer Neigung und der drehzahlvariablen DIVE-Turbine garantiert ein absolut fischfreundliches Wasserkraftwerk, das durchaus mit bislang kaum erreichten Gesamtmortalitäten am Kraftwerk von deutlich unter 1 Prozent aufwarten kann. Damit und in Kombination mit dem wartungsfreien und verschleißfesten Anlagenbetrieb sowie einer Gewährleistung von 10 Jahren ist die DIVE-Turbine prädestiniert für den Einsatz im Schachtkraftwerk.