Radio LORA, München
Markus Hiereth
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10.02.2014

STROMERZEUGUNG IN DER MÜNCHNER WASSER-INFRASTRUKTUR ?


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Anmoderation

Gut gemacht, liebe Münchnerinnen und Münchner! Auch, wenn Sie vielleicht nicht daran dachten: Mit jedem Besuch im WC und dem abschließenden Druck auf das Hebelchen gehen rund zehn Liter mit Schwung in die Kanalisation. Und an vielen Örtchen im Stadtgebiet sind andere auf die gleiche Weise produktiv. Hinzu kommt schmutziges Wasser aus Spülen, Duschen und die Waschmaschine pumpt ihre Lauge hinterher. Mindestens dort, wo Frisch- und Abwasser gebündelt auftritt, ist zu sehen: Wir haben es mit Wasserkraft zu tun. Lässt sich die nutzen? So lautete die Frage, die einen Stadtratausschuss im Jahr 2012 beschäftigt hat. Überlegungen zur Stromerzeugung in der Wasser-Infrastruktur zeichnet der folgende Beitrag nach.

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Beitragsteil 1

Bei Feldmoching, verborgen im Dunkel des sogenannten Nordwest-Sammelkanals, verlassen zwei bis sechs Kubikmeter Abwasser pro Sekunde das Münchner Stadtgebiet. Nach 15 Kilometern, nahe der Isar im nordöstlichst en Zipfel der Gemeinde Eching, kommen sie wieder ans Licht. Hier, im Klärwerk München II werden sie gereinigt und abwassertechnisch wäre es damit gut.
Doch Verbesserungen sind denkbar. Eine wäre die Nutzung der Wasserkraft in der Kanalisation. Stadtrat Tobias Ruff von der Ökologisch-demokratischen Partei ÖDP wollte für den Münchner Nordwest-Sammler diese Möglichkeit geprüft haben und verwies in einem Antrag an die Verwaltung auf kleine Abwasserkraftwerke in Deutschland und in Österreich. Dem Ausbau der Wasserkraft draußen, steht er als Angler und Naturschützer reserviert gegenüber
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Die Potentiale der Wasserkraft sind nicht mehr so groß, weil die meisten Gewässer in Bayern ausgebaut sind. Es gibt noch ein paar kleinere Gewässer. Da stellt sich dann oft die Frage, ob man das aus ökologischen Gründen befürworten kann.
Denn Fluss-Umbauten und Kraftwerke wurden oft ohne Rücksicht auf die Fische realisiert. Das ist zwar mittlerweile anders, aber mehr als ein Kompromiss zwischen Stromerzeugung und dem Gewässer als Lebensraum ist nicht erreichbar. Warum also nicht die Kräfte von Abwässern dienstbar machen? Kein Fisch schwimmt darin; die Kanalisation ist von vornherein technische Infrastruktur.
Für den Laien ist die Vorstellung, dass eine braune Brühe mit Einlagen diverser Art eine Turbine in Drehung versetzt, gewöhnungsbedürftig. Tobias Ruff nimmt das Ganze als technische Angelegenheit wahr: Es mache keinen grundlegenden Unterschied, ob Abwasser in der Kanalisation von Schaufelrädern bewegt wird oder ob es seinerseits Schaufelräder bewegen muss. Entsprechende Pumpen arbeiten vielerorts. Auch am Klärwerk von Großlappen braucht man sie.
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... es ist nichts neues. Es ist auch so, dass sehr sehr viele Kläranlagen, nicht in München, aber sonst in Bayern, über Druckleitungen angeschlossen werden. Man kann ungereinigtes Abwasser ohne Probleme pumpen. Es ist in München eine andere Dimension, es handelt sich um größere Pumpen, größere Bauwerke. Aber die Technik ist die gleiche.
Um die theoretisch im Abwasser liegende Leistung zu berechnen, braucht es nur zweierlei: Den Höhenunterschied, hier runde 80 Meter zwischen Stadtgebiet und Klärwerk, sowie die Wassermenge pro Zeit, hier die besagten 2 bis 6 Kubikmeter pro Sekunde. Aufgrund dieser Eckdaten sollte die Kraft des Abwasserkanals interessanter sein als die von Gewässern, an welchen die jüngsten Kraftwerke gebaut worden sind.
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Die Stadtwerke machen immer Werbung mit zwei Kraftwerken. Das ist einmal die Stadtbachstufe, wo eine Höhendifferenz von wenigen Metern und nur 2,5 Kubikmeter abgearbeitet wird. Sie machen auch immer Werbung mit einem Kleinwasserkraftwerk an der Sempt, wo es ebenfalls nur um ein Gefälle von unter drei Metern geht und auch nur wenige Kubikmeter.
Rechnerisch wird im Nordwest-Sammelkanal eine Leistung von zwei Megawatt umgesetzt, was einem Windrad entspricht. Jedoch verliert sich ein gehöriger Teil, weil sich das Abwasser durch ein Bauwerk bewegen muss. Dessen Wände bremsen es. Außerdem lehrt der Blick ins Klo, dass nicht alles Material willig der Schwerkraft folgt. Physikalisch formuliert weist die Fracht der Kanäle eine höhere innere Reibung als sauberes Wasser auf. Die größte Schwierigkeit bringt allerdings die Entfernung mit sich. Das Gefälle des Nordwest-Sammlers ist auf 15 Kilometer verteilt. Daher gibt es momentan keinen Ort, an dem die Wasserkraft zu fassen wäre.
Genau deswegen leitet man natürliche Gewässer in flachere Kanäle aus und setzt an deren Ende auf eine Stufe ein Kraftwerk. Ähnliche Barrieren vertrügen sich allerdings schlecht mit einer zweiten Funktion des Sammelkanals. Bei ihm geht es auch um Pufferung. Denn München hat eine Mischwasser-Kanalisation, auch das Schmelzwasser und den Regen aus Dachrinnen und von Straßen leitet man durch sie. Dies verdünnt einerseits, andererseits kommen bei Unwettern dann Wassermassen daher. Für Klärwerke ist das ein Problem. Bernhard Böhm, Betriebsleiter der Münchner Stadtentwässerung stellt Wassermengen gegenüber: Die, die anfallen und die, die man bei Dietersheim auch klären kann.
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Standardmäßig läuft durch diesen Kanal beim Trockenwetterfall 2 bis 2,5 Kubikmeter Wasser pro Sekunde. Im Regenwetterfall können sich die Zuläufe sich bis auf 25 bis 30 Kubikmeter aufsummieren. Da sieht man schon: Wir können maximal 6 Kubikmeter pro Sekunde im Klärwerk abnehmen. Das ist die maximale hydraulische Belastung des Klärwerks II. Der Rest, vielleicht 20 Kubikmeter pro Sekunde, die müssen in dem Kanal zwischengespeichert werden, um später zum Klärwerk geleitet zu werden.
Aus diesem Grund wurde der Nordwest-Sammler mit üppigem Querschnitt - knapp vier Meter breit und fünfeinhalb Meter hoch - gebaut. Über seine Länge verteilt gibt es sogenannte Einstaubauwerke mit Schiebern. Sie erlauben eine abschnittsweise Sperrung, im Effekt wird das Abwasser im Kanal geparkt. Um als Reservoir zu dienen, müsste die Anlage möglichst dauernd leer sein. Zusätzliche Einbauten zur Stromgewinnung wären problematisch, weil auch sie mehr oder weniger anstauen.
Dieses Problem sehend, umriss Tobias Ruff in seinem Stadtrats-Antrag eine aufwendigere Variante, bei der parallel zum Nordwest-Sammelkanal eine Röhre zu legen wäre, die nur den Mindestdurchfluss, also das dauerhaft anfallende Abwasser aufnimmt. Erreicht wäre damit zweierlei: Das Rückhaltevermögen würde nicht beinträchtigt, sondern wüchse sogar leicht. Vor allem aber baute sich am Ende der Röhre, da man sie komplett gefüllt halten kann, ein hoher, den 80 Metern Gefälle entsprechender Druck auf. Leider schlägt auch darin, sobald das Abwasser fließen soll, die Reibung zu. Je enger das Rohr, desto mehr. Bernhard Böhm legt dar, wie die naheliegendste Lösung schon die nächsten Problem birgt ...
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...das heißt, aus hydraulischer Sicht bräuchte man ein sehr sehr großes, zusätzliches Rohr, was natürlich enorme Investitionen erfordern würde. Und das zweite Problem ist, wenn Sie das Wasser über so eine weite Strecke in einem Druckrohr transportieren, dann wird es anaerob, das heißt, es ist kein Sauerstoff mehr enthalten.
Deswegen entstünden in der Leitung Gase. Unter ihnen der nach faulen Eiern riechende Schwefelwasserstoff als prominentestes. Es ist in Siedlungsnähe nicht nur unzumutbar, sondern auch noch hochgiftig. Außerdem setzen Bakterien Schwefelwasserstoff in Grenz-Bereichen, wo auch Luft, also Sauerstoff wieder verfügbar ist, zu Schwefelsäure um. Diese zerfrisst auch Beton und hat so Anteil daran, wenn ein Kanalrohr nach Jahrzehnten das Bröseln anfängt. All das läss die Münchner Stadtentwässerung zweifeln, ob ein mit Abwasser arbeitendes Kraftwerk in der Münchner Situation je rentabel sei. Hinzu kommen womöglich Probleme, die unvorhersehbar waren.

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Beitragsteil 2

In einem weiteren Antrag Tobias Ruffs steckte ein technisch schlichterer Vorschlag: Er fußt darin, dass Wasser, welches vom alten Klärwerk Großlappen gereinigt worden ist, zur Stromerzeugung herangezogen wird, jenes aus dem Klärwerk München II bei Dietersheim hingegen nicht. Verstehen lässt sich das mit ein wenig Heimatkunde. Als Münchnerin und Münchner kam man wahrscheinlich schon einmal am Wehr von Unterföhring vorbei, auch den Speichersee bei Ismaning kennt man, das Kraftwerk an seinem östlichen Ende und die sechs folgenden dagegen nicht unbedingt. Sie alle gehören zum Mittleren Isarkanal, der unterhalb Münchens Wasser der Isar übernimmt und es ihr erst vor Landshut wieder zurückgibt. Durch ihn wurde das natürliche Flussbett ab den 1920er Jahren wasserarm, denn jeder Kubikmeter auf dem Nebenweg liefert elektrische Energie. Das gilt auch für Wasser aus Großlappen, weil das Klärwerk dort mit dem Isarkanal verbunden ist. Hingegen fließt das Wasser aus dem Klärwerk München II direkt in die Isar. Brächte man es in einer Leitung zurück nach Freimann, trüge es ebenso zur Stromerzeugung im Mittleren Isarkanal bei.
Der Haken an ist, dass Dietersheim isarabwärts liegt, für diese erste Etappe bräuchte es Pumpen und Strom. In welchem Verhältnis die notwendige und die herausspringende Energie stehen, schätze Tobias Ruff anhand einer topografischen Karte ab. Der Anfang des Kanals liegt zwar 40 Meter höher als Klärwerk. Doch die Stelle zwischen Moosburg und Landshut, an der der Kanal wieder auf die Isar trifft und bis zu der sich Energie aus dem Wasser holen lässt, liegt rund 70 Meter tiefer als das Klärwerk. Von daher machte die Wasserumleitung Sinn.
Bei der Bearbeitung des Antrag wies die Stadtentwässerung auf technische Gegebenheiten hin: Den Druckverlust durch Reibung im Verbindungskanal setzte sie zwanzig Metern zusätzlichem Hubs gleich. Dass jegliche Maschinerie elektrische Energie nur zum Teil in mechanische Arbeit umwandelt, taucht als 60 Prozent Pumpenwirkungsgrad in ihrer Ausarbeitung auf. Aufgrund solcher Faktoren für Mehraufwand und Verlust bezweifelt Bernhard Böhm, dass durch eine Umleitung des Klärwerkswassers praktisch Energie zu gewinnen ist, ja, er fürchtet sogar eine negative Energiebilanz. Tobias Ruff war darauf eingestellt, dass sich sein Vorstoß erst bewerten läßt, nachdem mit spitzem Stift gerechnet worden ist.
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... ob eine Pumpe 60 oder 80 Prozent Wirkungsgrad hat, das sind technische Fragen. Insgesamt ist die Rechnung nachvollziehbar, es war mir von Anfang an klar, dass es eine knappe Sache ist, ob sich das energetisch rechnet oder nicht.
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Entscheidend ist für mich, dass man auch bei einer knappen Rechnung auch die anderen Faktoren einbeziehen sollte,
So vermisst Stadtrat Tobias Ruff in den Zahlen der Stadtentwässerung eine für die letzte Behandlung des Abwassers im Klärwerk von Dietersheim. Zu ihr zwingt die Bedeutung der Isar, für das einem Kanal zugeführte Wasser bräuchte es sie nicht.
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Es ist außerdem so, dass das gereinigte Abwasser noch stark mit Keimen, mit coliformen Abwasserbakterien belastet ist, die für Badende in der Isar sehr gefährlich sind. Deswegen muss dieses Wasser aufwendig mit einer UV-Bestrahlung behandelt werden um diese Keime abzutöten. Würde man das Wasser nicht mehr in die Isar entlassen, sondern zurückpumpen und in den mittleren Isarkanal ableiten, wo es keine Badeplätze gibt, dann könnte man auf die energieintensive und teure UV-Behandlung des Abwassers verzichten.
Eine Überschlagsrechnung ergibt, dass man mit der zur Bestrahlung aufgewendeten Energie den Klärwerksablauf im Geländeprofil zehn Meter höher pumpen könnte. Also durchaus ein Posten, der in eine Gesamtbetrachtung gehört. Ebenso macht Tobias Ruff darauf aufmerksam, dass Anforderungen zur Gewässergüte immer auch durch Mischen nachgekommen wird. Müsste die Isar bei Dietersheim nicht als "Vorfluter" für ein Klärwerk dienen, könnte mehr Wasser durch den Kanal und dessen Kraftwerke laufen. Denn es bräuchte kein Wasser mehr zum Verdünnen, wenn dem Fluss nichts mehr ins Bett geleitet wird. Bernhard Böhm legt in dem Zusammenhang nicht nur darauf Wert, dass das aus dem Klärwerk laufende Wasser sauber ist, sondern am Wehr von Unterföhring das Isarwasser nicht nach dem Gutdünken von Kraftwerks- und Klärwerks-Besitzern verteilt werden kann.
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ob das Klärwerk II einleitet oder nicht hätte auf den Restabfluss in die Isar keinen Einfluss, weil das zwar ursprünglich mal ein Kriterium war für die Restwassermenge, aber mittlerweile der bayerische Staat längstens sagt, um die Restisar in der Flora / Fauna zu erhalten, braucht sie eine gewisse Mindestwasserführung und die ist festgelegt worden auf mindestens 11 m/s und das hat gar nichts mehr mit dem Betrieb des Klärwerks München II zu tun.
Leider prizzelt das Abwasser doch nicht vor Energie. Was herauszuholen wäre, mag bescheiden sein wie das, was die aus Sicht von Tobias Ruff überbewerteten neuen Kleinstwasserkraftwerke der Münchner Stadtwerke produzieren. Doch anders als sie zwänge eine Stromgewinnung in der Siedlungswasser-Kanalisation zu riesigen Investitionen. Demnach sieht es nicht so aus, als würden die in den beiden Anträgen "Mit Abwasser Strom erzeugen" und "Mit gereinigtem Abwasser Strom erzeugen" enthaltenen Ideen umgesetzt.
Über einen dritten Antrag schrieb Tobias Ruff "Strom durch Trinkwasser" und vermerkt darin, dass auch das Münchner Trinkwasser hinter den Brunnen im Mangfalltal und am Taubenberg in leicht fallenden Röhren unterwegs ist; ja, in diese Leitungen sogar Druckminderer eingebaut seien. Mit einer Turbine und Generator wäre das selbe machbar und nebenher gewönne man Strom. Die Antwort auf diesen Antrag haben die Münchner Stadtwerke verfasst. Im Rathaus trug sie Dieter Reiter als zuständiger Referent vor. Die Behandlung im Wirtschaftsausschuss beschreibt Stadtrat Tobias Ruff als ...
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Gewohnt kurz. Weil man es gewöhnt ist, dass unser Wirtschaftsreferent Anträge sehr sehr knapp bearbeitet. Der Antrag Stromgewinnung mit Trinkwasser wurde sehr knapp bearbeitet. Er enthält nicht eine Zahl. Das ist für mich unbefriedigend. Wenn es um ein Wasserkraftwerk geht, dann möchte ich mindestens das Gefälle wissen, die Wassermenge und die Leistung, die so ein Kraftwerk erzeugt.

Abmoderation

Denn die Stadtwerke teilten knapp mit, dass man in der Trinkwasserzuführung "schon seit vielen Jahren" regenerativen Strom erzeugt. Zwar läge nah, dass mit einem solchen pfiffigen Minikraftwerk brilliert wird und Markus Hiereth wollte für diesen Beitrag mehr darüber erfahren. Doch das kommunale Unternehmen beschränkte sich auf einen Hinweis, dass diese Anlagen primär zur Druckminderung und nicht zur Erzeugung von Strom gebaut worden sind.