Das Verhalten anthropogener Schadstoffe im Landschaftsmaßstab stellt eine der größten Herausforderungen heutiger Umweltwissenschaften dar. Forschungsergebnisse der letzten zehn Jahre haben wiederholt gezeigt, dass Umsatzraten von Schadstoffen, die im Labor ermittelt wurden, im Widerspruch zu Feldbeobachtungen stehen. Dies weist darauf hin, dass wir die relevanten Prozesse, die den Schadstoffumsatz in der Natur bestimmen, nur unvollständig verstehen. Entsprechend sind wir nicht in der Lage, zukünftige Entwicklungen der Wasser- und Bodenqualität in Folge des Klima- und Landnutzungswandels zuverlässig vorherzusagen. Der SFB CAMPOS beruht auf der Hypothese, dass auf der Feldskala Prozesse maßgeblich sind, die in Laborexperimenten nur schwer zu erfassen sind. Viele Schadstoffe, die unter Laborbedingungen vergleichsweise schnell abgebaut werden, zeigen eine unerwartete Langlebigkeit im Feld; sie werden in Böden und Grundwasserleitern über lange Zeiträume gespeichert und können noch Jahre, nachdem der anthropogene Eintrag aufgehört hat, nachgewiesen werden. Während wichtige, aber langsame Prozesse in Laborstudien möglicherweise übersehen werden, erschwert die ausgeprägte hydrologische und biogeochemische Dynamik die Interpretation konventioneller Beobachtungskampagnen im Feld. CAMPOS zielt darauf ab, reaktive Landschaftselemente zu identifizieren und ihre Prozessdynamik mit ausführlichen Feldstudien zu biogeochemischen Umsätzen von Schadstoffen in einer beispiellosen Auflösung zu quantifizieren. Derartige Studien sind erst durch den enormen Fortschritt in der Analytik und Messtechnik der letzten Jahre (z.B. substanzspezifische Isotopen- und Enantiomeranalytik, 'non-target screening', Bioanalytik, insitu Sensoren, molekularbiologische Techniken inklusive omics) ermöglicht worden, die bislang noch nicht in gezielten Felduntersuchungen kombiniert wurden. Jedes im SFB vorgesehene Projekt vereinigt Expertise aus unterschiedlichen Disziplinen, die notwendig sind, um den Verbleib von Schadstoffen in der Natur zu verstehen. Die untersuchten Landschaftselemente umfassen Fließgewässer, den Übergang zwischen Gerinnen und dem Untergrund, Transekten im Grundwasser sowie verschiedene Bodenkompartimente. Ein neuer stochastischer Modellieransatz ermöglicht es, den reaktiven Stofftransport im Landschaftsmaßstab prozessbasiert zu modellieren und die damit verbundene Unsicherheit zu quantifizieren. Unser neuartiger multidisziplinärer Ansatz quantifiziert das langfristige Verhalten anthropogener Schadstoffe in der Umwelt, indem Einzugsgebiete als biogeochemische Reaktoren betrachtet werde. CAMPOS trägt somit zum Fortschritt der Umweltwissenschaften bei und schafft die Grundlage für realistischere Projektionen der zukünftigen Boden- und Wasserqualität unter den Bedingungen des Klima- und Landnutzungswandels.
Die landschaftsweite Modellierung des reaktiven Stofftransports beinhaltet eine nichteindeutige Auswahl von Teilmodellen (konzeptionelle Unsicherheit). Die vorliegende Komplexität der Landschaft macht den Einsatz komplexer Modelle erforderlich, wobei eine zu große Komplexität problematisch ist: solche Modelle lassen sich an eine Vielzahl von Datensätzen anpassen, besitzen aber nur begrenzte Vorhersagekraft. Das Projekt wird die konzeptionelle Unsicherheit des genutzten Modells untersuchen und quantifizieren, und prüfen, ob das Modell zulässig im Sinne der verfügbaren Daten ist. Das Modell wird dann genutzt, um Monitoringstrategien und die damit verbundene Modellierungs- und Feldaktivitäten des gesamten Konsortiums zu optimieren.
Die Geomorphographische Karte stellt eine rein morphometrische Segmentierung des Reliefs in Form von Reliefeinheiten dar. Bei der Ableitung finden viele, z.T. sehr komplex zu berechnende Reliefparameter Eingang. Im Ergebnis werden in Anlehnung an die 5. Auflage der bodenkundlichen Kartieranleitung (Ad hoc AG Boden 2005) 6 Hauptklassen (Scheitelbereiche, Hänge, Konvergenz- und Divergenzbereiche, Verebnungen und Senkenbereiche) ausgewiesen, die jeweils nochmals untersetzt werden. Diese Feingliederung ermöglicht es innerhalb der Senkenbereiche kleinere Gerinne und Hochlagen abzugrenzen, Hänge mit unterschiedlichen prozesssteuernden Hangneigungen sowie Kulminationsbereiche in Hochlagen räumlich zu identifizieren und abzugrenzen. Die Geomorphographische Karte veranschaulicht die landschaftliche Gliederung eines Raumes und lässt Rückschlüsse auf das prozessuale Geschehen im Landschaftsraum zu. Sie ist damit eine wertvolle Grundlage zum Verständnis der Landschaftsgenese sowie für die Kartierung von Geologie und Boden. Scilands GmbH (2021): Dokumentation zur Reliefanalyse in Niedersachsen auf der Basis digitaler Höhenmodelle. – Erstellt im Auftrag des LBEG; Göttingen [Unveröff.].
Hydraulische Beanspruchung von Gewässersohle und Ufersicherung infolge Schiffswellen Das Vorhaben steht in Bezug zu laufenden FuE-Vorhaben der Abteilung Geotechnik. So sollen Modellerweiterungen das entstehen von scher-induzierten Porenwasserdrücken (Fragestellungen des Referats G2) und das wirken von Wurzeln im Bodenmaterial (Fragestellung des Referats G4) in der numerischen Abbildung beurteilbar machen. Aufgabenstellung und Ziel Der Schiffsverkehr führt zu temporären Wasserspiegelschwankungen, die auf die Kanalsohle und die Uferbereiche in Form von induzierten Strömungskräften einwirken. Diese hydraulischen Einwirkungen sind gerade aufgrund ihres zeitlichen Verlaufs von besonderer Bedeutung für die Scherfestigkeit der Gewässersohle und damit für die Standsicherheit der Ufereinfassungen. Ziel des Forschungsvorhabens ist ein besseres Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Grundwasserströmung und Korngerüst, die durch Schiffswellen in der Gewässersohle hervorgerufen werden. Die Gewässersohle wird dabei als poröses Medium betrachtet, das aus den Bodenkörnern, dem Korngerüst sowie dem Porenfluid besteht. Die hydraulische Durchlässigkeit (bezogen auf die Absunkgeschwindigkeit), die Steifigkeit des Korngerüstes und die Steifigkeit des Porenfluids sind entscheidende Faktoren für die Entstehung von lokalen Porenwasserüberdrücken und die sich daraus ergebenden Strömungsprozesse. Wobei die Steifigkeit des Korngerüsts im Wesentlichen durch die Menge der natürlich vorkommenden Gasblasen im Porenraum beeinflusst wird. Dieses Projekt untersucht die Interaktion zwischen den Wasserspiegelschwankungen in Oberflächengewässern und der Gewässersohle anhand von mathematisch-analytischen sowie numerischen Methoden. Bedeutung für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) Ziel ist es, eine umfassende und fundierte Beratung der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes sicherzustellen. Dazu ist es erforderlich, geeignete Modellierungswerkzeuge weiterzuentwickeln und deren Qualität zu sichern. Diese Analysemethoden sollten in der Lage sein, die Wechselwirkungen zwischen Strömung, Bodenverformung und Grundwasserströmung zu beschreiben. Ein vertieftes Prozessverständnis soll eine sicherheitstechnisch und wirtschaftlich zuverlässige Auslegung von Ufersicherungen unterstützen. Untersuchungsmethoden Grundlage der Untersuchungen bildet eine zeitliche, schiffsinduzierte Druckrandbedingung auf dem Gewässerbett, die durch eine lineare Approximation vereinfacht wird. Diese vereinfachte Darstellung dient als Randbedingung für eine analytische Lösung (Montenegro et al. 2015). Für eine eindimensionale Bodensäule und homogene Bodenverhältnisse liefert diese Gleichung, die aus der Druckrandbedingung resultierenden Porenwasserüberdruckverteilungen zu beliebigen Zeitpunkten. Diese analytische Lösung wird verwendet, um den Einfluss einer Wasserspiegelabsenkung auf einen kohäsionslosen Boden zu untersuchen. Hierzu wird die Porenwasserdruckverteilung am Zeitpunkt des maximalen Wellenabsunks ausgewertet. Ein Absunk von 0,6 m in 5 s wurde als charakteristischer Bugabsunk an den Wasserstraßen ermittelt. Aus den daraus resultierenden Druckverteilungen werden die entsprechenden Verteilungen des hydraulischen Gradienten und der effektiven Spannung bestimmt, um die Sohlstabilitäten für verschiedene Baugrundbedingungen zu beurteilen.
Als Subrosion wird die unterirdische Auslaugung und Verfrachtung von meist leichtlöslichem Gestein bezeichnet. Subrodierbar sind chemische Sedimente, wie die leichtlöslichen Chloride Steinsalz und Kalisalz, Sulfatgesteine wie Gips und Anhydrit (Sulfatkarst) und auch die schwerer löslichen Karbonatgesteine z.B. Kalkstein (Karbonatkarst). Die meisten Schäden in Niedersachsen sind auf die Auslaugung von Sulfatgesteinen zurückzuführen. Bei der Subrosion ist zwischen regulärer und irregulärer Auslaugung zu unterscheiden. Eine reguläre Auslaugung findet flächenhaft an der Oberfläche des subrodierbaren Gesteins statt und führt zu weitspannigen, meist geringen Senkungen des Geländes. Eine irreguläre Auslaugung konzentriert sich auf einen kleinräumigen, eng begrenzten Bereich und kann zur Entstehung von Höhlen, Schlotten oder Gerinnen führen. Sie schreitet im Festgestein vor allem entlang von Klüften oder Fugen im Gestein voran. Daher sind aufgelockerte Gebirgsbereiche in tektonischen Störungszonen auch meist Bereiche intensiver Subrosion. Wird die Grenztragfähigkeit des über einem Hohlraum liegenden Gebirges überschritten, kann dieser Hohlraum verstürzen und bis zur Erdoberfläche durchbrechen (Erdfall). Die Schichtmächtigkeit des löslichen Gesteines und damit die mögliche Größe eines Hohlraumes sind maßgeblich für die Größe des Einbruchs an der Geländeoberfläche. Etwa 50 Prozent der Erdfälle haben in Niedersachsen einen Durchmesser bis zwei Meter und bei ungefähr 40 Prozent liegt der Durchmesser zwischen zwei und fünf Metern. Obwohl diese Durchmesser recht klein erscheinen, können die Auswirkungen auf Bauwerke sehr groß sein. In der Karte IEG50 sind Gebiete dargestellt, in denen eine flächenhafte Gefährdung durch Erdfälle besteht. Die in der Karte dargestellten Informationen ersetzen keine Baugrunduntersuchung gemäß DIN EN 1997-2 (DIN 4020).
Als Subrosion wird die unterirdische Auslaugung und Verfrachtung von meist leichtlöslichem Gestein bezeichnet. Subrodierbar sind chemische Sedimente, wie die leichtlöslichen Chloride Steinsalz und Kalisalz, Sulfatgesteine wie Gips und Anhydrit (Sulfatkarst) und auch die schwerer löslichen Karbonatgesteine z.B. Kalkstein (Karbonatkarst). Die meisten Schäden in Niedersachsen sind auf die Auslaugung von Sulfatgesteinen zurückzuführen. Bei der Subrosion ist zwischen regulärer und irregulärer Auslaugung zu unterscheiden. Eine reguläre Auslaugung findet flächenhaft an der Oberfläche des subrodierbaren Gesteins statt und führt zu weitspannigen, meist geringen Senkungen des Geländes. Eine irreguläre Auslaugung konzentriert sich auf einen kleinräumigen, eng begrenzten Bereich und kann zur Entstehung von Höhlen, Schlotten oder Gerinnen führen. Sie schreitet im Festgestein vor allem entlang von Klüften oder Fugen im Gestein voran. Daher sind aufgelockerte Gebirgsbereiche in tektonischen Störungszonen auch meist Bereiche intensiver Subrosion. Wird die Grenztragfähigkeit des über einem Hohlraum liegenden Gebirges überschritten, kann dieser Hohlraum verstürzen und bis zur Erdoberfläche durchbrechen (Erdfall). Die Schichtmächtigkeit des löslichen Gesteines und damit die mögliche Größe eines Hohlraumes sind maßgeblich für die Größe des Einbruchs an der Geländeoberfläche. Etwa 50 Prozent der Erdfälle haben in Niedersachsen einen Durchmesser bis zwei Meter und bei ungefähr 40 Prozent liegt der Durchmesser zwischen zwei und fünf Metern. Obwohl diese Durchmesser recht klein erscheinen, können die Auswirkungen auf Bauwerke sehr groß sein. In der Karte ISH50 wurde auf Basis des Geotektonischen Atlas von Nordwestdeutschland 1:100.000 Salzstockhochlagen gekennzeichnet, in denen Salzgesteine oberhalb von -200 m NN – in wenigen Ausnahme oberhalb von -300 m NN – auftreten und von Grundwasser führenden Schichten umgeben sind. Hier können durch Auslaugung im Bereich des Salzspiegels flächenhafte Senkungen und durch Auslaugung im Bereich des Gipshutes Erdfälle entstehen. Die in der Karte dargestellten Informationen ersetzen keine Baugrunduntersuchung gemäß DIN EN 1997-2 (DIN 4020).
Die aktuellen Katastrophenhochwässer in Mitteleuropa lassen die Frage der zu erwarten-den Größenordnung von Hochwässern insbesondere auch vor dem rezenten Klimawandel laut werden. Aus historischer Zeit bieten die überlieferten Hochwasserstände u.a. von Rhein und Main einen bislang unzureichenden Informationsschatz. Hier besteht jedoch das Problem, dass die historischen Hochwasserstände wegen des Ausbaus der Flüsse zu Schifffahrtsstraßen und der Einengung der Auen durch Bebauung nicht direkt in heutige Zeit übertragen werden können. Die Rekonstruktion der Scheitelabflüsse der Hochwasser in historischer Zeit steht vor methodischen Schwierigkeiten, die bearbeitet werden sollen, um durch die Übertrag des Abflusses adäquate heutige Wasserstände bestimmen und so das aus dem historischen Erfahrungsschatz überlieferte Wissen heute besser nutzen zu können. Der Hochwasserscheitelabfluss in historischer Zeit wird durch Analyse der hydraulischen Verhältnisse der ursprünglichen Flussbetten und -auen rekonstruiert. Dabei werden die aus der Flächennutzung bzw. Gerinnebeschaffenheit resultierende hydraulische Rauigkeit, die darauf basierende jeweilige Fließgeschwindigkeit und schließlich der resultierende Abflussanteil bestimmt. Eine analoge Vorgehensweise für rezente, gemessene Hochwasser dient der Kalibrierung. Abschließend werden die Untersuchungsmethoden mit den Ergebnissen methodisch anderer Ansätze verglichen und zu rezenten Extremhochwässern in Beziehung gesetzt.
Die Aschaff (Gewässer II. Ordnung) soll im Bereich der Fkm 10,9 und Fkm 11,0 auf einer Länge von ca. 90 m um rund 15 m nach Südwesten in ein neues Gewässerbett verlegt werden, um weiteres Schadpotenzial an einer bestehenden Ufermauer zu verringern. In diesem Zuge soll der nicht mehr zum Betrieb eines Triebwerks benötigte Wehrkörper rückgebaut werden. Der Flussschlauch wird durch das Vorhaben verkürzt, jedoch naturnah gestaltet.
<p> <p>Die Kraft des Wassers zu nutzen hat eine lange Tradition und ist bis heute als erneuerbare Energiequelle von Bedeutung. Gleichzeitig hat die Energiegewinnung aus Flüssen vielfältige sozioökonomische und ökologische Wirkungen, die es zu beachten gilt.</p> </p><p>Die Kraft des Wassers zu nutzen hat eine lange Tradition und ist bis heute als erneuerbare Energiequelle von Bedeutung. Gleichzeitig hat die Energiegewinnung aus Flüssen vielfältige sozioökonomische und ökologische Wirkungen, die es zu beachten gilt.</p><p> Vom Wasser zum Strom <p>Das physikalische Grundprinzip der Wasserkraftnutzung ist, die Bewegungsenergie und die potenzielle Energie des Wassers in nutzbare Energie umzuwandeln. Der Energiegewinn aus Wasserkraft ist umso höher, je mehr Wasser aus möglichst großer Fallhöhe auf die Schaufeln einer Turbine oder eines Wasserrads trifft. Bergige Landschaften mit viel Wasser aus Niederschlägen sind daher besonders für die Wasserkraftnutzung geeignet.</p> <p>Bei der Erzeugung von Wasserkraft wird zwischen Laufwasserkraftwerken und Speicherkraftwerken unterschieden. Ein Laufwasserkraftwerk nutzt die augenblicklich verfügbare Wassermenge eines Flusses oder Bachs. Speicherkraftwerke halten das Wasser zurück. Es wird dann zu Zeiten höheren Strombedarfes durch die Turbinen geleitet.</p> <p>Pumpspeicherkraftwerke sind eine Sonderform der Speicherkraftwerke. Hierbei wird Wasser in ein höher gelegenes Speicherbecken gepumpt, um es bei Strombedarf nutzen zu können.</p> </p><p> Auswirkungen der Wasserkraftnutzung auf die Gewässerökologie <p>Die Wasserkraftnutzung greift erheblich in Natur und Landschaft ein. Aus der Berichterstattung zur EU-<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/wasserrahmenrichtlinie">Wasserrahmenrichtlinie</a> ist bekannt, dass in 37 Prozent aller berichteten <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/wasserkoerper">Wasserkörper</a> – das sind über 51.000 Flusskilometer – die Wasserkraftnutzung Gewässer signifikant belastet. Dadurch werden die Gewässerschutzziele – der gute ökologische Zustand – nahezu vollständig verfehlt. Zu den gravierendsten Auswirkungen der Wasserkraft auf die Gewässer und Auen zählen:</p> <ul> <li>Die Unterbrechung der biologischen und morphodynamischen Durchgängigkeit der Fließgewässer. So können Wanderfischarten nicht mehr zu ihren Laich- oder Aufwuchslebensräumen gelangen.</li> <li>Die direkte Schädigung von Organismen in den Wasserkraftturbinen. Mehr als 22 Prozent der Fische, die eine Turbine passieren müssen, werden tödlich verletzt. Mehrere aufeinander folgende Wasserkraftwerke an einem Flusslauf können Populationen gefährden.</li> <li>Die Veränderung des Lebensraumes in der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/aue">Aue</a> und im Gewässer durch den Gewässeraufstau und unterhalb von Stauwerken durch einen zu geringen Wasserabfluss im verbleibenden Gewässerbett.</li> </ul> <p>Wasserkraftanlagen neu zu bauen oder zu betreiben, ist deshalb kritisch zu bewerten. Die Mehrzahl der existierenden Anlagen in Deutschland ist aus ökologischer Sicht dringend modernisierungsbedürftig. In den kommenden Jahren müssen Durchgängigkeit, Mindestwasserführung, hydrologische Situation und Fischschutz verbessert werden – auch um die gesetzlichen Ziele der Wasserrahmenrichtlinie zu erreichen.</p> </p><p> Leitplanken für die Stromerzeugung aus Wasserkraft und Erneuerbare Energien Gesetz <p>Das Umweltbundesamt empfiehlt folgende Leitplanken für die Stromerzeugung aus Wasserkraft:</p> <ul> <li>Strategische Konzepte zur Nutzung der Wasserkraft können Zielkonflikte auflösen. Sie sollen sowohl erschließungswürdige Wasserkraftpotentiale als auch sensible Naturräume berücksichtigen. Nennenswerte Potenziale, um die Klimaschutzziele zu erreichen, liegen in der Modernisierung oder dem Ersatzneubau großer Wasserkraftanlagen (s.u.). In wertvollen und sensiblen Fluss- und Auenlandschaften können die negativen Folgen der Wasserkraftnutzung ihren positiven Beitrag für den <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klimaschutz">Klimaschutz</a> überwiegen.</li> <li>Bei der Festlegung von Maßnahmen an Wasserkraftstandorten sollte das gesamte betroffene Flussgebiet berücksichtigt werden, insbesondere wenn mehrere Wasserkraftwerke am Flusslauf aufeinander folgen.</li> <li>Es sollten alle geeigneten Maßnahmen umgesetzt werden, die Umweltauswirkungen mindern: Anlagen zum Fischauf- und -abstieg, zum <a href="https://www.forum-fischschutz.de/">Fischschutz</a>, morphologische Verbesserungsmaßnahmen und die Sicherstellung eines ökologisch wirksamen Mindestwasserabflusses. Die Bund-Länderarbeitsgemeinschaft Wasser hat dazu eine „<a href="https://www.lawa.de/documents/lawa-mindestwasser-barrierefrei_1689840769.pdf">Empfehlung zur Ermittlung einer ökologisch begründeten Mindestwasserführung in Ausleitungsstrecken von Wasserkraftanlagen</a>“ veröffentlicht.</li> </ul> <p>Mit dem „Gesetz zu Sofortmaßnahmen für einen beschleunigten Ausbau der erneuerbaren Energien und weiteren Maßnahmen im Stromsektor“ wurde dem Ausbau der erneuerbaren Energien ein überragendes öffentliches Interesse eingeräumt. Im Rahmen der Abwägung verschiedener Interessen und Schutzgüter erhalten die erneuerbaren Energien damit ein besonders hohes Gewicht. Insgesamt verfolgt das EEG dennoch einen einheitlichen Ansatz, um <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klima">Klima</a>-, Umwelt- und Naturschutz miteinander zu verbinden. Wichtige Belange sollen nicht gegeneinander ausgespielt werden. Zur Frage wie weit das überragende Interesse reicht hat das Umweltbundesamt ein <a href="https://www.umweltbundesamt.de/media/115906">Factsheet</a> erstellt.</p> </p><p> Wasserkraftnutzung in Deutschland <p>Die Wasserkraft ist mit einem Anteil von etwa 15 Prozent an der weltweiten Stromversorgung eine bedeutende erneuerbare Energiequelle. Im globalen Vergleich zählen China, Kanada, Brasilien, USA, Russland und Indien zu den größten Erzeugern von Strom aus Wasserkraft. In Europa sind Norwegen, Frankreich, Schweden, Türkei und Italien die größten Produzenten.</p> <p>In Deutschland wird Wasserkraft vorwiegend in den abfluss- und gefällereichen Regionen der Mittelgebirge, der Voralpen und Alpen sowie an allen größeren Flüssen genutzt. Daher werden über 80 Prozent des Wasserkraftstroms in Bayern und Baden-Württemberg erzeugt. Etwa 86 Prozent des gesamten Leistungsvermögens der großen Wasserkraftanlagen liegt an neun großen Flüssen vor: Inn, Rhein, Donau, Isar, Lech, Mosel, Main, Neckar und Iller.</p> </p><p> Wasserkraftanlagen in Deutschland <p>Gegenwärtig werden in Deutschland etwa 8.300 Wasserkraftanlagen betrieben. Vor allem kleine Anlagen mit einer installierten Leistung von höchstens einem Megawatt dominieren den Anlagenbestand mit 95 Prozent; ihr Anteil an der Stromerzeugung ist jedoch gering (s.u.). Den verbleibenden Anteil teilen sich große Wasserkraftanlagen mit einer installierten Leistung über einem Megawatt (436 Anlagen) und Pumpspeicherkraftwerke (31 Anlagen).</p> <p>Die Nutzung der Wasserkraft erfolgt in Deutschland vor allem über Laufwasserkraftwerke. Speicherkraftwerke haben demgegenüber einen viel geringeren Anteil von etwa 2,5 Prozent.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/6232/bilder/karte_verteilung_der_wasserkraftanlagen_in_deutschland.jpg"> </a> <strong> Karte der Wasserkraftanlagen in Deutschland </strong> Quelle: Ingenieurbüro Floecksmühle </p><p> Stromproduktion aus Wasserkraft in Deutschland <p>In das öffentliche Stromnetz speisen etwa 7.300 Wasserkraftanlagen ein. Sie decken über die Jahre je nach Wasserführung 2,9 bis 3,8 Prozent des jährlichen Bruttostromverbrauchs bei. Über 90 Prozent des Wasserkraftstromes stammt aus großen Wasserkraftanlagen.</p> <p>Der Anteil der Wasserkraft an der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien ist über die Jahre gesunken und liegt gegenwärtig noch bei ca. 8 Prozent. Dieser Anteil wird in Zukunft weiter sinken, da die Potenziale der Wasserkraftnutzung in Deutschland weitgehend erschlossen sind, während andere erneuerbare Energieträger größere Potenziale aufweisen und weiter ausgebaut werden. Darüber hinaus kann sich die durch den <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klimawandel">Klimawandel</a> bedingte Zunahme von Trockenperioden negativ auf den Energieertrag von Wasserkraftanlagen auswirken.</p> <p><a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/10321">Aktuelle Zahlen</a> zur Wasserkraftnutzung werden regelmäßig von der Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik (AGEE-Stat) veröffentlicht. Über die Umsetzung des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) im Bereich Wasserkraft unterrichten die <a href="https://www.bmwk.de/Redaktion/DE/Downloads/S-T/schlussbericht-wasserkraft-231027.pdf?__blob=publicationFile&v=6%20l">EEG-Erfahrungsberichte</a>. Anlagendaten sind über das Marktstammdatenregister der Bundesnetzagentur recherchierbar.</p> </p><p> Wasserkraftpotenzial in Deutschland <p>Das technisch-ökologische Potenzial der Wasserkraftnutzung in Deutschland wird auf etwa 25 Terawattstunden (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/twh">TWh</a>) Strom pro Jahr beziffert. In den vergangenen zehn Jahren wurden bereits bis zu 23 TWh Strom pro Jahr aus Wasserkraft gewonnen. Damit ist das Wasserkraftpotenzial zu großen Teilen erschlossen. Zwischenzeitlich haben viele Bundesländer die Potenziale der Energiegewinnung aus Wasserkraft weiter konkretisiert. Dafür wurden fast 40.000 Standorte bestehender Querbauwerke und Wasserkraftanlagen sowie auch frei fließende Gewässerstrecken in Hinblick auf noch zu erschließende Wasserkraftpotenziale analysiert. Auf dieser Basis gehen die Länder derzeit von einem grundsätzlich noch erschließbaren Wasserkraftpotenzial von 1,3 bis 1,4 TWh aus. Etwa 70 Prozent dieses Potenzials entfallen auf die Modernisierung bestehender Wasserkraftanlagen.</p> </p><p> Die Rolle der Wasserkraft bei der Energiewende <p>In den letzten Jahren wurden die Rahmenbedingungen einer vollständig auf erneuerbaren Energien basierenden Stromversorgung in Deutschland in verschiedenen Studien analysiert, so auch in der Studie "<a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/68628">RESCUE – Wege in eine ressourcenschonende Treibhausgasneutralität</a>" des Umweltbundesamtes. Sowohl die progressiven als auch die konservativen Szenarien unterscheiden sich hinsichtlich der künftigen Entwicklung der Wasserkraft nur geringfügig. Demnach wird die Wasserkraft keinen großen Beitrag zur deutschen <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/bruttostromerzeugung">Bruttostromerzeugung</a> leisten. Alle Szenarien zeigen einheitlich, dass die Wasserkraft ihr technisch-ökologisches Potenzial im Großen und Ganzen bereits ausschöpft.</p> </p><p> Wasserkraft und Klimawandel <p>Bei der Abschätzung der zukünftigen Stromerzeugung aus Wasserkraft ist der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klimawandel">Klimawandel</a> mit zu betrachten, denn die Höhe des Stromertrags hängt u.a. von der Wassermenge ab. Das Umweltbundesamt hat die möglichen Effekte des Klimawandels auf die Ertragssituation der Wasserkraft <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/8251">untersuchen lassen</a>. Demnach kann bis zur Hälfte des 21. Jahrhunderts mit einer Mindererzeugung aus Wasserkraft um ein bis vier Prozent und für den Zeitraum danach um bis zu 15 Prozent gerechnet werden.</p> <p>So zeigen Berechnungen an ausgewählten Wasserkraftanlagen an Hochrhein, Lech und Main Schwankungen in der Stromerzeugung von plus/minus neun Prozent in Abhängigkeit des Wasserdargebots. Um mögliche Mindererzeugungen der Wasserkraft zu kompensieren, empfiehlt es sich, die Anlagen zu optimieren und die Vorhersagemodelle für den Oberflächenabfluss weiter zu verbessern.</p> <strong>Galerie: Nutzung der Wasserkraft - Bildergalerie</strong> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/3521/bilder/kraftwerk_griesheim_oh_naumann.jpg"> </a> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/3521/bilder/kraftwerk_griesheim_uh_naumann.jpg"> </a> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/3521/bilder/kraftwerk_unkelmuehle_oh_naumann.jpg"> </a> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/3521/bilder/wasserkraft_demo_mini_naumann.jpg"> </a> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/3521/bilder/wasserkraftanlage_oeblitz_naumann.jpg"> </a> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/3521/bilder/wasserkraftanlage_saale_naumann.jpg"> </a> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/3521/bilder/wasserkraftwerk_bayerischer_wald_naumann.jpg"> </a> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/3521/bilder/wehranlage_tuebingen_naumann.jpg"> </a> Weiter <i> </i> Vorherige <i> </i> caption </p><p> Literatur <p>Anderer Pia, Dumont Ulrich, Linnenweber Christof, Schneider Bernd (2009): Das Wasserkraftpotenzial in Rheinland-Pfalz. In: KW Korrespondenz Wasserwirtschaft 2009 (2) Nr. 4. 223-227.</p> <p>Anderer, Pia; Heimerl, Stephan; Raffalski, Niklas; Wolf-Schumann, Ulrich (2018): Potenzialstudie Wasserkraft in Nordrhein-Westfalen. WasserWirtschaft 5 – 2018. 33-39.</p> <p><a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/bmu">BMU</a> (Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit) (2010): Potentialermittlung für den Ausbau der Wasserkraftnutzung in Deutschland als Grundlage für die Entwicklung einer geeigneten Ausbaustrategie. Aachen. 2010.</p> <p>Helbig, Ulf; Stiller, Felix (2020): Potentialstudie WKA Brandenburg. Institut für Wasserbau und technische Hydromechanik TU Dresden. Vortrag. (Unveröffentlicht).</p> <p>International Hydropower Association (IHA) 2022: Hydropower Status Report. Sector trends and insights.</p> <p>Kraus Ulrich, Kind Olaf, Spänhoff Bernd (2011): Wasserkraftnutzung in Sachsen – aktueller Stand und Perspektiven. 34. Dresdner Wasserbaukolloquium 2011: Wasserkraft – mehr Wirkungsgrad + mehr Ökologie = mehr Zukunft. Dresdner Wasserbauliche Mitteilungen. 11-18.</p> <p>LANUV (Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz Nordrhein-Westfalen) [Hrsg.] (2017): Potenzialstudie Erneuerbare Energien NRW Teil 5 – Wasserkraft. LANUV-Fachbericht 40. Pia Anderer, Edith Massmann (Ingenieurbüro Floecksmühle GmbH), Dr. Stephan Heimerl, Dr. Beate Kohler (Fichtner Water & Transportation GmbH), Ulrich Wolf-Schumann, Birgit Schumann (Hydrotec Ingenieurgesellschaft für Wasser und Umwelt mbH). Recklinghausen 2017.</p> <p>LfU - Bayerisches Landesamt für Umwelt (2020). Energieatlas Bayern. https://www.energieatlas.bayern.de/thema_wasser/daten.html. Zugriff am 04.05.2021.</p> <p>MWAG - Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus Mecklenburg-Vorpommern [Hrsg.] (2011): Landesatlas Erneuerbare Energien Mecklenburg-Vorpommern 2011. Projektbearbeitung: Energie-Umwelt-Beratung e.V./Institut Rostock. Schwerin – Neubrandenburg.</p> <p>Naumann, S. (2022): Aktueller Gewässerzustand und Wasserkraftnutzung. In Korrespondenz Wasserwirtschaft 2022 (15) Nr. 12. 743-748.</p> <p>Radinger, J., van Treeck R., Wolter C. (2021). Evident but context-dependent mortality of fish passing hydroelectric turbines. conservation biology. Volume36, Issue3. DOI: 10.1111/cobi.13870.</p> <p>Reiss, J.; Becker, A.; Heimerl S. (2017): Ergebnisse der Wasserkraftpotenzialermittlung in Baden-Württemberg. In: WasserWirtschaft 10/2017. 18-23.</p> <p>Theobald, Stephan (2011): Analyse der hessischen Wasserkraftnutzung und Entwicklung eines Planungswerkzeuges „WKA-Aspekte“. Universität Kassel. Fachgebiet Wasserbau und Wasserwirtschaft. Erläuterungsbericht i.A. Hessisches Ministerium für Umwelt, Energie, Landwirtschaft und Verbraucherschutz, Wiesbaden. August 2011.</p> <p>TMWAT - Thüringer Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Technologie [Hrsg.] (2011): Neue Energie für Thüringen Ergebnisse der Potenzialanalyse. Thüringer Bestands- und Potenzialatlas für erneuerbare Energien. Studie im Auftrag des Thüringer Ministeriums für Wirtschaft, Arbeit und Technologie 2010–2011.</p> <p><a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/uba">UBA</a> - Umweltbundesamt [Hrsg.] (1998): Umweltverträglichkeit kleiner Wasserkraftwerke – Zielkonflikte zwischen <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klima">Klima</a>- und Gewässerschutz. Meyerhoff J., Petschow U.. Institut für ökologische Wirtschaftsforschung GmbH, Berlin, UFOPLAN 202 05 321, UBA-FB 97-093, In: UBA Texte 13/98, 1-150.</p> <p>UBA -Umweltbundesamt [Hrsg.] (2001): Wasserkraftanlagen als erneuerbare Energiequelle –rechtliche und ökologische Aspekte. BUNGE T. et. al.. In: UBA Texte 01/01, 1-88.</p> </p><p> </p><p>Informationen für...</p>
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 303 |
| Europa | 1 |
| Kommune | 8 |
| Land | 305 |
| Weitere | 24 |
| Wirtschaft | 1 |
| Wissenschaft | 145 |
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| Type | Count |
|---|---|
| Daten und Messstellen | 4 |
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| Förderprogramm | 263 |
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| Taxon | 9 |
| Text | 130 |
| Umweltprüfung | 175 |
| unbekannt | 23 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 289 |
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| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 581 |
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| Boden | 382 |
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