Schweizer Energiepreis "Prix Watt d'Or 2011" geht an die Wasserwirbelkraftwerke

Ehrung am 6. Januar durch Bundesrätin Doris Leuthard

Schöftland/Bern (pts002/06.01.2011/13:45) Der renommierte Schweizer Energiepreis "Prix Watt d'Or 2011" der Kategorie Erneuerbare Energien geht an die Genossenschaft Wasserwirbelkraftwerke Schweiz - GWWK.ch

Bundesrätin Doris Leuthard, Vorsteherin des Eidgenössischen Departements für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation UVEK, und Chiara Simoneschi-Cortesi, Jury-Präsidentin des Watt d'Or, sowie das Bundesamt für Energie (BFE) nehmen die Ehrung am 6. Januar 2011 im Kursaal, Bern vor.

Die Genossenschaft Wasserwirbelkraftwerke Schweiz mit Sitz in Schöftland, Kanton Aargau gewinnt den Schweizer Energiepreis Watt d'Or 2011 in der Kategorie "Erneuerbare Energien". Die Pilotanlage im aargauischen Schöftland, welche den Namen "Dr. Bertrand Piccard" ihres Paten trägt, ist das bislang einzige Wasserwirbelkraftwerk der Schweiz. Es produziert seit November 2009 zuverlässig Naturstrom für gut 20 Familien. Zudem wird die Anlage als 1:1 Test- und Weiterentwicklungsprototyp eingesetzt. Die neue 1:8 Mess- und Entwicklungsanlage steht im Technopark in Windisch / Kanton Aargau.

Erkenntnisse welche aus dieser Forschungs- und Testanlage gezogen werden, testet man in Schöftland 1:1 auf ihre Praxistauglichkeit. Bereits jetzt hat man über 10 konkrete weiteren Projekte in der Schweiz gestartet und Konzessionsverfahren eingeleitet. Gegen 30 machbare Standorte sind bereits nachgewiesen und auf die KEV Liste des Bundes gesetzt. Bereits haben sich auch über 30 internationale Kontakte ergeben. Zusammen mit den Standorten in der Schweiz hat man aktuell über 150 potentiell geeignete Projekte in Vorbereitung. Somit ist das Geld der Genossenschafter nachhaltig, sinnvoll und gut angelegt.

Seit dem 1.1.2011 müssen in der Schweiz per Gesetz die unter anderem mit Staustufen verbauten und kanalisierten Flüsse renaturiert und revitalisiert werden. Wasserwirbelkraftwerkeprojekte erfüllen dieses Gesetz schon jetzt, denn immer wird mindestens die Fischdurchgängigkeit garantiert. Flussverbreiterungen und Flussmäandrierungen, sowie einen möglichst naturnahen Zustand des Flusses wiederherstellen, werden bei jedem Projekt angestrebt. Dies kann aber in dicht überbauten Städten nur teilweise realisiert werden.

Energiepreis Watt d'Or

Die nachhaltige Schweizer Energielandschaft ist weiterhin stark in Bewegung. Wegweisende Projekte und exzellente Ideen zeigen die über 70 äusserst vielfältigen Vorschläge, die für den renommierten Schweizer Energiepreis Watt d'Or 2011 des Bundesamts für Energie (BFE) eingereicht worden sind. Ziel des Watt d'Or ist es, diese Projekte bekannt zu machen und so Wirtschaft, Politik und die breite Öffentlichkeit zu motivieren, die Vorteile innovativer nachhaltiger Energietechnologien für sich zu entdecken. Um den Prix Watt d'Or zu erhalten müssen unter anderen folgenden übergeordneten Kriterien erfüllt sein.

Die Projekte, Personen und Organisationen müssen im Zeitraum August 2010 bis Juli 2011 realisiert bzw. im Sinne der Kriterien aktiv geworden sein.
Die Projekte müssen innovativ sein. Es muss ein erkennbarer Fortschritt gegenüber dem bisherigen Stand der Technik feststellbar sein.

Es muss ein deutlicher energetischer Nutzen im Sinne der schweizerischen Energiepolitik vorhanden sein, beziehungsweise es muss ein Nutzen bezüglich des Komforts, der Wirtschaftlichkeit oder ein gesellschaftlicher Nutzen vorhanden sein. Projekte, die verschiedene Aspekte von Energie, Umwelt, Technologie, Wirtschaftlichkeit, usw. gesamthaft berücksichtigen, geniessen eine gewisse Priorität.

Die Projekte, beziehungsweise die Aktivitäten der Personen und Organisationen sollen nicht nur Expertinnen und Experten begeistern, sondern müssen auch für ein Laienpublikum nachvollziehbar und begeisternd sein.

Innovationsland Schweiz? Die Genossenschaft Wasserwirbelkraftwerke bietet Lösungen

Ist die Schweiz ein Erfolgsmodell auf Grund ihrer Innovationskraft? In die Wiege gelegt wurde uns der Wohlstand nicht. Lange war die Schweiz ein Auswanderungsland. Die Einwanderung überbot erstmals 1888 die Auswanderung. Kurze Zeit später war die Schweiz hinter England die am weitesten industrialisierte Nation Europas. Dies, da unser Land zum Mittelpunkt von Innovatoren, Reformern und Entdeckern wurde und weil die Menschen an die Zukunft sowie an die Modernisierung und an die Technik glaubten. Es entwickelte sich eine Gesellschaft, die sich über Leistungsbereitschaft und Fleiss definierte. Die rasante Globalisierung, die Geschwindigkeit der Veränderung, die Komplexität unseres Lebens überfordern immer mehr Menschen, taxieren die Zukunft deshalb als bedrohlich und den Fortschritt und im Besonderen Innovationen als unheilvoll. Aber der Stillstand ist für die Schweiz keine Option. Wer sich der Innovation und Weiterentwicklung verweigert, der lebt nicht nachhaltig, sondern von der Substanz. Das erfolgreiche Konzept heisst wie in der Natur - Evolution. Oder wie es die Genossenschaft Wasserwirbelkraftwerke sagt und vorlebt: Energie mit der Natur für uns alle. Weltweit lassen sich Millionen von Menschen hoch motiviert auf die Zukunft ein, erfinden, forschen und experimentieren. Aufstrebende Schwellenländer und kriselnde Nachbarn erhöhen den Druck auf den Wirtschaftsstandort Schweiz. Der bilaterale Weg habe seine Grenzen erreicht, hiess es aus Brüssel. Stillstand und Rückzug sind untaugliche Reaktionen auf diesen steigenden Druck. Offensive ist gefragt. Weil der Kampf noch härter wird, sind eine aktive Politik und globale Allianzen in Zukunft zwingend. Die über 30 internationalen Kontakte der Genossenschaft Wasserwirbelkraftwerke sind ein aktiver Beweis und eine grosse Chance - für uns alle.

Fischdurchgängigkeit garantiert - inklusive Fluss-Renaturierung und -Revitalisierung

Die Fischdurchgängigkeit und aquatischen Wirbellosen wird unter anderem mit einer bewährten und anerkannten integrierten Fisch-Schleuse garantiert. Im 2010 und 2011 wird diese Lebewesen-Durchgängigkeit auch unter Mithilfe des anerkannten Büros Aquarius sowie Fachhochschulen noch wissenschaftlich genauer untersucht und nachgewiesen. Der gefahrlose Fisch-Auf- und Abstieg, auch über den Rotor, ist grundsätzlich möglich. Dies wurde durch die Reusenfänge von drei Bachforellen innerhalb kurzer Zeit nachgewiesen. Der Rotor des Wasserwirbelkraftwerks dreht sich mit 16 - 22 Umdrehungen pro Minute. Aufsteigende Fische haben die Möglichkeit, vom Unterwasser her bodennah in das Rotorbecken aufzusteigen und über den entstehenden Wirbel in Oberwasser zu gelangen.

In der Konzession des Wasserwirbelkraftwerkes wurde von den Behörden die Auflage gemacht, dass der Fischaufstieg durch das Kraftwerk wissenschaftlich nachgewiesen werden muss. Die Genossenschaft Wasserwirbelkraftwerke hat sich zum Ziel gesetzt, den Fischaufstieg durch diese Pilotanlage möglichst detailliert nachzuweisen und die Anlage so zu gestalten, dass die Längsvernetzung für alle im Gewässer vorkommenden Fischarten und -stadien gewährleistet ist. Auch für aquatische Wirbellose (Schnecken, Krebse, etc.). Gelingt ein solcher wissenschaftlicher Nachweis, können baugleiche Anlagen auch an anderen Standorten in der Schweiz eingesetzt werden, ohne dass jeweils erneute Erfolgskontrollen notwendig sind. Da es sich bei der Anlage um eine Pilotanlage handelt, kann nicht mittels standardisierter Methoden gearbeitet werden. Diese Anlage dient auch dazu, anhand verschiedener Versuche und Umbauten den Fischaufstieg zu optimieren und diesen mittels adaptierter Methoden nachzuweisen. Das Büro Aquarius wurde in diesem Zusammenhang von der Genossenschaft Wasserwirbelkraftwerke beauftragt, diesen Prozess aus gewässerökologischer Sicht wissenschaftlich zu begleiten und die Überlegungen und Resultate zu dokumentieren.

Der Fischauf- und -abstieg ist somit absolut gefahrlos gegeben, da nur ein sanftes Umlenken des Wassers durch den langsam drehenden Rotor stattfindet. Der Aufstieg wird durch die Integration einer Fischschleuse im Kraftwerk ebenfalls für alle Fischarten und Kleinlebewesen sichergestellt. Dies wird bis Ende 2011 von kompetenten Forschungspartnern überprüft und dokumentiert. Die Zur Zeit an der Pilotanlage in Schöftland durchgeführte Studie hat auch die Aufgabe, die optimale Position der Öffnungen (Fischdurchgänge) zu ermitteln, die Gestaltung des Ein- und Auslaufes möglichst "Wasserlebewesengerecht" zu gestalten und damit die biologische Durchgängigkeit des Wasserwirbelkraftwerkes zu beweisen.

Bis zum Baubeginn weiterer Kraftwerke liegen gesicherte Resultate dieser Studie vor. Werden unsere Erwartungen bestätigt, könnte das Kraftwerk mit einer hohen biologischen Durchgängigkeit gebaut werden und es wäre interessant zu sehen, ob bestehende Fischtreppen oder das Wasserwirbelkraftwerk von den Wasserlebewesen für die Passage zukünftig bevorzugt werden.

Bei der Sicherstellung der heutigen Energieversorgung mit gleichzeitiger Senkung des CO2-Ausstosses, spielt die Stromgewinnung aus Wasserkraft eine wichtige Rolle. Da in der Schweiz bereits die meisten grossen Wasserläufe zur Stromgewinnung genutzt werden, richtet sich der Fokus zunehmend auf Kleinwasserkraftwerke. Traditionelle Kleinwasserkraftwerke stehen jedoch wegen ihrer zahlreichen negativen Auswirkungen auf die Gewässerökologie in der Kritik - Veränderungen der Fliess- und Geschiebedynamik, Erschwerung oder gar Verhinderung von Fischwanderungen, eine hohe Fischmortalität und starke Eingriffe ins Landschaftsbild erzeugen bei verschiedenen Interessengruppen Widerstand.

Vor einigen Jahren wurde in Österreich ein neuer Prototyp eines Wasserwirbelkraftwerks gebaut, welches durch die Genossenschaft Wasserwirbelkraftwerke Schweiz (GWWK) und die WWK Energie GmbH (WWKE) zusammen mit nationalen und internationalen Fachhochschulen und Universitäten weiterentwickelt wurde und keine der typischen Nachteile von herkömmlichen Kleinwasserkraftwerken aufweist und für geringe Fallhöhen konzipiert wurde.

Die Genossenschaft als Trägerin - Energie mit der Natur für uns alle
Die Vision der Genossenschaft Wasserwirbelkraftwerke Schweiz (GWWK) ist die Sicherstellung einer hohen Beteiligung der Bevölkerung an der dezentralen Produktion von CO2-freier und erneuerbarer Energie durch Wasserwirbelkraftwerks-Anlagen (WWK-Anlagen). Aus diesem Grund wurde als Eigentümerin der WWK-Anlagen die Genossenschaft gegründet.

Durch Planung, Engineering, Bau, Betrieb und Weiterentwicklung von WWK-Anlagen soll eine langfristig sichere Produktion von erneuerbarer Energie mit gleichzeitiger Unterstützung von Revitalisierungen der Fliessgewässer und Förderung der Biodiversität sichergestellt werden.

Die WWK Energie GmbH unterstützt die Genossenschaft Wasserwirbelkraftwerke Schweiz GWWK in der Entwicklung, plant, realisiert und betreibt WWK-Anlagen primär für die GWWK, aber auch für oder mit Dritten im In- und Ausland und setzt sich auch für Projekte in Entwicklungsländern ein.
Die Finanzierung der WWK-Anlagen in der Schweiz erfolgt durch die Genossenschafter, durch Darlehen, durch den Verkauf von WWK-Anlagen an Dritte und durch Supportgebühren für die Forschung und Weiterentwicklung. Weitere Zielsetzungen beim Bau von WWK-Anlagen ergeben sich aus dem Dreieck der Nachhaltigkeit wie folgt:

Ökologie (Flora / Fauna):
Rev. GSchG (WWK unterstützt Renaturierung / Revitalisierung von Fliessgewässer)
Flora: Lebensraum Mikroorganismen, Pflanzen
Fauna: Fisch- und Benthos-Durchgängigkeit, Förderung Biodiversität
Landschaft: min. Eingriffe, UVB positiv, Anlagen untererdig

Technologie / Ökonomie:
100% Erneuerbare Energie und 97% CO2-frei
Einfache - robuste - wartungsarme Technologie
Kleine und günstige Anlagen
Grosses Einsatzpotential (tausende in CH und international)
Modularisierung (einfach, günstiger Bausatz) mit verschiedenen Materialien
Wasserwirbelkraftwerke nicht vergleichbar mit herkömmlichen KWK-Anlagen (keine Nachteile)!

Gesellschaft / soziales:
Durch die Genossenschaft in die Gesellschaft integriert Int. Projekte sollen in Entwicklungsländern zum gesellschaftlichen Wohlstand beitragen
Grosse Chance für den Innovationsstandort Schweiz durch F+E Potentiale (UNI / FH)

Wirtschaftsförderung durch lokale Vergabe von Aufträgen
Die GWWK und die WWK Energie GmbH sind im Bereich der Wasserwirbeltechnologie weltweit führend und bauen das erforderliche Know-how kontinuierlich aus. Durch Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten mit nationalen- und internationalen Fachhochschulen, Universitäten und Partnern wird unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit eine hohe Verfügbarkeit der Anlagen zu einem bestmöglichen Preis-/Leistungsverhältnis sichergestellt.

Funktionsweise und Anwendung
Das Wasserwirbelkraftwerk produziert Strom indem Wasser aus einem Fliessgewässer in ein künstliches Rotationsbecken abgeleitet wird, in dem das abfliessende Wasser einen Wirbel erzeugt in welchen ein langsam drehender Rotor gestellt wird. Das erste Wasserwirbelkraftwerk der Schweiz steht seit November 2009 in Schöftland (AG) und wurde von der Firma WWK Energie GmbH für die Genossenschaft Wasserwirbelkraftwerke Schweiz (nachfolgend GWWK) gebaut.
Das Wasser wird über einen Einlaufkanal zum Rotationsbecken geführt und durch eine Abflussöffnung in der Mitte des Beckenbodens in eine Rotationsbewegung versetzt. In diesen Wasserwirbel wird ein Rotor mit Generator gestellt, um die Rotationsenergie in elektrische Energie umzuwandeln. Für die Weiterverteilung (Rückspeisung) der von der Energieerzeugungsanlage (EEA) erzeugten Energie in das öffentliche Netz, werden ein Generator, ein Netzanschluss und elektrotechnische Regeleinrichtungen mit Frequenzumrichter, sowie Kommunikations- und Überwachungseinrichtungen via Telefonie oder GPRS-VPN für die Fernwartung in einem Schaltschrank benötigt.

Das Funktionsprinzip kann bei geringen Fallhöhen ab 0.5m angewendet werden und ist für die Energienutzung von vielen Flüssen in der Schweiz sehr gut geeignet. Es werden langsam rotierende Schaufelräder (Rotoren) genutzt, die für kleines Treibgut durchgängig sind. Diese stellen auf Grund der relativ geringen Drehzahl für Fische keine Gefahr dar, welche die Anlage sowohl stromaufwärts als auch stromabwärts passieren können. Es findet ausserdem eine Belüftung des Wassers statt, womit die Selbstreinigungskräfte des Wassers durch Mikroorganismen mobilisiert werden und der Fluss mit Sauerstoff "belebt" wird.

Stromproduktion und Netzkopplung
Die Stromproduktion am Beispiel in Schöftland erfolgt mittels einem Asynchron-Generator wie folgt: Die Asynchronmaschine läuft an und beschleunigt via Getriebe die Turbine im Motorbetrieb bis nahe der Leerlaufdrehzahl. Die Turbine wird beaufschlagt (Wasser trifft auf die Schaufeln), dadurch steigt die Drehzahl über die Leerlaufdrehzahl an. Der Energiefluss dreht sich um und die Maschine liefert elektrische Leistung in das Netz. Bei Erreichen des Nennmomentes stellen sich schliesslich die Bemessungsdaten ein. Weil richtig dimensionierte Maschinen über entsprechendes Kippmoment verfügen, kann der Rotor auch bei Überlast ( z.B. erhöhtes Wasserangebot), die Asynchronmaschine nicht zum Kippen bringen. Sie wirkt gleichsam wie eine Feder, welche in einem sehr weiten Bereich und ohne jegliche Regelung die ihr vorgegebenen mechanischen Wellenleistungen in elektrische Leistung umwandelt. Für die optimierte Energieerzeugung bei variablen Wassermengen empfiehlt sich jedoch der Einsatz eines Frequenzumrichters, welche durch eine "intelligente" Softwaresteuerung (Power Tracking) automatisch die optimale Drehzahl anhand der Wassermenge regelt.

Die Netzkopplung des Asynchrongenerator (oder auch Synchrongenerator) via einer Sicherheitsschaltung mit dem 3x400VAC Netz (Netzebene 7) ist eine sichere und günstige Lösung. Gleich mehrere Aufgaben hat die Schaltung der Netzkopplung zu bewerkstelligen: Sie muss bei einem Netzausfall den Generator vom Netz nehmen. Dies damit bei einer Ausschaltung das öffentliche Netz auch wirklich Spannungslos ist. Wird das öffentliche Netz wieder zugeschaltet, sollte die Stromproduktion selbständig hochfahren und mit dem öffentlichen Netz synchronisieren, damit ein automatischer Betrieb möglich ist. Bei einer Trennung des Generators vom Netz muss das hochdrehen des Rotors verhindert werden.

Bevor der Strom ins öffentliche Netz zurückgeführt werden kann, muss dazu vom Netzbetreiber eine Bewilligung vorliegen und die Energieerzeugungsanlage ist unter Beachtung der jeweils gültigen Bestimmungen und Vorschriften des Netzbetreibers so zu errichten, dass sie für den Parallelbetrieb mit dem Netz geeignet ist und störende Rückwirkungen auf das Netz oder andere Anlagen ausgeschlossen sind. Für die Errichtung und den Betrieb der elektrischen Anlagen sind zahlreiche Gesetze, Vorschriften und Normen zu beachten (u.a. EleG SR 734.0, StV SR 734.2, VPeA SR 734.25, NIV SR 734.27, NEV SR 734.26, EMV SR 734.5, Netzrückwirkungen VSE 2.72d, Tonfrequenz-Rundsteuerung VSE 2.66d, Werkvorschriften des Netzbetreibers).

Betrieb von WWK-Anlagen
Da im Bereich des Rotors keine extremen Druckunterschiede auftreten, entfallen auch damit verbundene Verschleisserscheinungen, z.B durch Kavitationsfrass. Die bau- und maschinentechnische Ausrüstung ist einfacher, wartungsarmer und günstiger als bei herkömmlichen Kleinwasserkraftwerken. WWK-Anlagen sind im Betrieb über 50% günstiger als herkömmliche Kleinwasserkraftwerke. Trotzdem gibt es geringfügige Kontroll- und Wartungsarbeiten an einer WWK-Anlage:

Geschwemmsel: Die Rechenreinigungsanlage wird ferngesteuert oder von Hand in Betrieb gesetzt. Trotzdem kann es vorkommen, dass bei erhöhtem Geschiebe der Personaleinsatz vor Ort unumgänglich wird.

Getriebe: Die Getriebewelle und das Getriebe sind vierteljährlich zu kontrollieren und ggf. zu fetten.

Elektrotechnik: Aus elektrotechnischer Sicht ist, ausser der täglichen Überwachung der Energielieferung, keine Wartung notwendig. Die wichtigsten Kontrollanzeigen und Steuerelemente sind an der Front des Schaltschranks zugänglich und via einer gesicherten Internet-Verbindung ortsunabhängig einsehbar.

Fernüberwachung: Für eine optimierte Energielieferung mit wenig Betriebsausfällen wird von der WWKE eine Fernüberwachung und Fernsteuerung vorgeschlagen, welche die wichtigsten elektrotechnischen Anlagekomponenten (Schaltzustände des Frequenzumrichters, Signale von Überwachungsrelais, Werte von Strom, Spannung, Leistung, Frequenz, Generator-Drehzahlen, Betriebsstunden, Alarmierungen, Füllstandsanzeigen in Ober- und Unterwasser etc.) drahtlos (UMTS, GPRS) oder drahtgebunden (ADSL) sicher (verschlüsselt durch VPN) übermittelt.
Durch diese Fernüberwachung durch die WWKE kann ein hoher Betriebsaufwand durch Personaleinsatz verhindert und die Verfügbarkeit der WWK-Anlage erhöht werden. Damit soll auch sichergestellt werden, dass die Betriebssicherheit und Qualität der Energielieferung sich zukünftig auf hohem Niveau einspielen kann.

Referenzanlage in Schöftland

Dimensionierung: Mit dieser ersten kleineren Anlage in der Schweiz in Schöftland an der Suhre, wird mit einer nutzbaren Wasserdurchflussmenge von ca. 0.8-2.5 m3/s, einem Beckendurchmesser von 6.5m und einer Fallhöhe von 1.7m, zurzeit ( Gesamtwirkungsgrad 40%) durchschnittlich 10kW elektrische Leistung erzielt. Dies entspricht einer Jahresproduktion von ca. 90'000 kWh/a. Es können damit ca. 20 Haushalte mit erneuerbarer Energie versorgt werden. Die Rotationsfrequenz der Schaufel beträgt 0.35Hz (21 U/min) im Durchschnitt.

Renaturierung: Im Projekt in Schöftland wurden wertvolle ökologische Aufwertungen erreicht, indem die Suhre im betroffenen Abschnitt aus ihrer harten Verbauung befreit und das Flussufer renaturiert wurde. Dabei wurde sowohl die Gerinnebreite als auch die Breite der Ufer vergrössert, wodurch dem Fluss die Möglichkeit gegeben wurde, zu mäandrieren. Die Ufer wurden zusätzlich mit standortgerechter Vegetation bepflanzt. Im betreffenden Flussabschnitt wurden damit die Voraussetzungen geschaffen, dass sich wieder eine naturnahe Flusslandschaft entwickeln kann.

Umweltbilanz von WWK-Anlagen
In einem freiwilligen Umweltverträglichkeitsbericht, welcher im Dezember 2009 bis Februar 2010 erstellt wurde, sind Auswirkungen des Kraftwerks auf die natürliche Umwelt untersucht worden und es wurde festgestellt, dass bei der Stromerzeugung in einem Wasserwirbelkraftwerk einige der grössten Nachteile konventioneller Wasserkraftwerke nicht auftreten. Es zeichnen sich folgende Vorteile ab:

Die Fischdurchgängigkeit ist in beide Richtungen gegeben (Untersuchungen laufen noch). Durch Verzicht auf eine Aufstauung sowie durch die Aufweitung des Gerinnes und das entfernen der harten Verbauung und der Querschwellen findet keine Beeinträchtigung des Geschiebehaushaltes statt und die Fliessdynamik wird gefördert. Die Konstruktions- und Funktionsweise des Kraftwerks lässt es zu, dass auch grösseres im Fluss transportiertes Schwemmgut die Anlage passieren kann.

Der Eingriff ins Landschaftsbild fällt durch die grösstenteils unter dem gewachsenen Terrain liegende Konstruktion klein aus. Wird die nahe Umgebung gleichzeitig mit einer geeigneten Bepflanzung versehen, so ist die Anlage von aussen kaum mehr sichtbar.

Die Untersuchungen am Kraftwerk in Schöftland haben weiter ergeben, dass die Sauerstoffkonzentration im Wasser durch die Verwirbelung des Wassers leicht zunimmt und sich das Wasser um ca. 0.5 - 1.0° abkühlt. Diese Effekte zeigen, dass auch in diesem Bereich positive Auswirkungen auf die Gewässerökologie resultieren.

An Ressourcen wurden 65 m3 Beton und 4 t Stahl verbaut. Teilt man diese Mengen durch die geplante Jahresproduktion von 90`000 kWh/a, so ergibt sich ein Verbrauch von 700 g Beton und 4.4 g Stahl pro kWh Produktion im Jahr. Wenn man bedenkt, dass Wasserkraftanlagen 100 und mehr Jahre im Betrieb sind und diese Materialien zudem problemlos wieder verwertbar sind, dann kann man sicher von einem extrem marginalen Ressourcenverbrauch sprechen.

Definitive Ergebnisse über die Umweltverträglichkeit von Wasserwirbelkraftwerken werden erst in einigen Jahren vorliegen, wenn mehr Erfahrungen mit solchen Anlagen bestehen. Die ersten Resultate sind aber vielversprechend und deuten darauf hin, dass einem konventionellem Kleinwasserkraftwerk zumindest aus ökologischer Perspektive starke Konkurrenz erwachsen könnte.

Die Technologie des Wasserwirbelkraftwerkes bietet, dies kann abschliessend festgehalten werden, aus ökologischer Sicht grosse Vorteile. Ausgehend von den drei Entwicklungszielen für Fliessgewässer in der Schweiz des Bundesamtes für Umwelt (BAFU) - ausreichender Gewässerraum, ausreichende Wasserqualität, ausreichende Wasserführung - zeigt sich, dass Wasserwirbelkraftwerke sehr gut abschneiden. Insbesondere dann, wenn eine gleichzeitige Renaturierung zum Projekt gehört, die eine Verbreiterung des Flussbettes beinhaltet, können alle drei Punkte als positiv angesehen werden. Es wird mehr Gewässerraum geschaffen, die Wasserqualität wird verbessert und die Wassermenge und das Fliessverhalten werden nur marginal beeinflusst.

Dimensionierungen und Weiterentwicklungen
Die Technologie ist bestechend einfach, robust und für einen Dauerbetrieb von 50 - 100 Jahren ausgelegt. Technisch könnten aber Leistungssteigerungen von bis zu 40 % realisiert werden, was aber intensive Forschungs- und Entwicklungsarbeit bedeutet.

In Zusammenarbeit mit diversen FH - Fachhochschulen (in einem KTI-Projekt zusammen mit der FHNW und FHB) und Universitäten entwickelt und finanziert die Genossenschaft GWWK, resp. die WWK Energie GmbH, einen verbesserten Rotor, Optimierung der Elektromechanischen Ausrüstung und eine variable Abflusssteuerung, um den Wirkungsgrad und somit eine verbesserte Stromproduktion der Anlagen für ihre Kunden zu erhöhen.

Nach theoretischen Berechnungen werden an einer Modell-Anlage (1:8) am Technopark in Windisch (Hauptsitz der WWKE) im Winter 2011 diverse Versuchsreihen durchgeführt. Erfolgsversprechende Ergebnisse werden dann ab Herbst 2011 an der Pilotanlage in Schöftland (1:1) ausgetestet, bevor diese Verbesserungen an weiteren Kundenanlagen angeboten und umgesetzt werden können.

Landschafts- und Ortsbildschutz
Das Wasserwirbelkraftwerk hat gegenüber anderen Kraftwerkstypen einen entscheidenden Vorteil, wenn es um Aspekte des Landschafts- und Ortsbildschutzes geht. Dieser liegt darin, dass der grösste Teil des Kraftwerkes in den Boden eingelassen ist und deshalb nur der oberste Rand des Rotationsbeckens und des Zulaufkanals sowie die technischen Anlagen zu sehen sind. Mehr als zwei Meter ragen auch die technischen Anlagen nicht über die Erdoberfläche hinaus. Um die sichtbaren Teile des Kraftwerkes zumindest teilweise zu verbergen, ist eine Bepflanzung geplant.

Lärmschutz und Erschütterungen
Anwohnerbefragungen an der Referenzanlage in Schöftland (AG) haben gezeigt, dass von den technischen Anlagekomponenten nichts zu hören ist und keine Erschütterungen / Schwingungen auftreten. Das Rauschen des Wassers ist durch das Entfernen der Schwellen sogar leiser geworden.

Zertifizierung von WWK-Anlagen
Da die durch den Bund garantierte kostendeckende Einspeisevergütung (KEV) zur Zeit blockiert ist, könnte auch mit Zertifikaten gehandelt werden. Die Basis eines vergleichbaren Handels ist die Zertifizierung z.B. mittels "naturmade star" Zertifikaten. Eine Zertifizierung der WWK-Anlagen durch "naturmade star" wäre anzustreben, da die notwendigen Dokumente zur Pilotanlage in Schöftland (freiwilliger Umweltverträglichkeitsbericht) bereits vorliegen.

Betriebskosten und Lizenzen
Die Betriebskosten für Wartung und Unterhalt der WWK-Anlage sind sehr gering. Durch integrierte Fernwartungsmöglichkeiten, könnte der Eigentümer die Anlage selbständig warten und unterhalten oder diese durch die WWKE erledigen lassen. Die WWKE rechnet für Fernüberwachung und Einsätze vor Ort mit einem Aufwand von ca. 3 % der Anlagekosten pro Jahr. Die eingesetzten Anlageteile sind langlebig. Trotzdem müssten zusätzlich Rückstellungen / Aufwendungen (Material, Verschleissteile, Versicherungen) von ca. CHF 2'000 pro Jahr durch den Betreiber vorgenommen werden.

Die WWKE erhebt eine wiederkehrende Supportgebühr (12% der jährlichen Stromertragseinnahmen für die ersten 15 Betriebsjahre) oder eine einmalige, im Voraus zu bezahlende Supportgebühr der ersten Stromertragseinnahmen (3 Jahre) für Forschung und Weiterentwicklung der WWK-Anlagen für ihre Kunden. Nur durch diese Forschungs- und Entwicklungstätigkeit ist es möglich auch zukünftig die Betriebskosten zu minimieren und die Stromertragseinnahmen weiter zu optimieren. Erneuerungen und Verbesserungen an WWK-Anlagen werden dabei den Kunden offen gelegt und Anpassungen nach Bedarf offeriert.

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