Das Forschungsprojekt KliWaSim („Simulation zur Klimaanpassung und wirtschaftlichen Entwicklung von Kleinwasserkraftwerken“) verbindet Klima-, Wasser- und Energiedaten, um die Auswirkungen des Klimawandels auf Kleinwasserkraftwerke besser zu verstehen und Strategien zur Anpassung zu entwickeln. Unter der Leitung der FH St. Pölten arbeiten UBIMET (wertet Wetterprognosen aus), SOBOS (betreibt die App PegelAlarm), LcM (Linz center of Mechatronics – spezialisiert auf Integration von Technologien und Algorithmen zu einer Gesamtlösung), Hofmann Unternehmensberatung und der Verein Kleinwasserkraft Österreich daran, datenbasierte Modelle zu entwickeln, die eine realistische Einschätzung künftiger Wasserverfügbarkeit und Energieproduktion ermöglichen.
Ziel: Planungssicherheit für die Kleinwasserkraft
Zunehmende Wetterextreme, veränderte Abflussregime und steigende Temperaturen beeinflussen die Wasserkraftproduktion. KliWaSim verfolgt daher das Ziel, Machine-Learning-Modelle und Simulationswerkzeuge zu entwickeln, die Kraftwerksbetreiber*innen unterstützen, ihre Anlagen klimaresilient zu gestalten. Auf Basis von Klimaprojektionen und regionalen Messdaten werden Szenarien für Flüsse und Werkskanäle simuliert, um künftige Erträge, Risiken und mögliche Anpassungsmaßnahmen, etwa Turbinenerneuerungen oder Wasserrechtsänderungen, bewerten zu können.
Fortschritte
Das erste Projektjahr verlief planmäßig. Besonders hervorzuheben ist, dass es gelang, die Wassermengen der Traisen mit Machine Learning vorherzusagen. Damit konnte ein zentraler methodischer Meilenstein erreicht werden: Die Kombination aus Wetterdaten und hydrologischen Messreihen ermöglicht erstmals eine verlässliche Prognose des Durchflusses, eine entscheidende Grundlage für alle weiteren Simulationen. Auch die Datensammlung ist weit fortgeschritten. In einer eigens aufgebauten Datenbank werden historische Wetter-, Wasserstandsund Energieerzeugungsdaten zusammengeführt. UBIMET lieferte dabei hochaufgelöste Klimadaten und Modellprojektionen für die Szenarien RCP 2.6, 4.5 und 8.5. Acht Pilotkraftwerke an der Traisen und am Kamp bilden die Basis für die Modellierung und Validierung.
Die Kürzel RPC 2.6, RCP 4.5 und RCP 8.5 stehen für Klimaszenarien, die beschreiben, wie stark sich die Erde bis zum Jahr 2100 erwärmen könnte, ab- hängig von den weltweiten Treibhausgasemissionen.
- RPC 2.6 – Best-case-szenario: Ambitionierter Klimaschutz, globale Emissionen sinken deutlich. Temperaturanstieg: ca. + 1,5 °C
- RCP 4.5 – Mittleres szenario: Teilweise Reduktion der Emissionen, Anpassungsmaßnahmen greifen. Temperaturanstieg: ca. + 2,6 °C
- RCP 8.5 – worst case: Weiterhin hohe Emissionen ohne zusätzliche Klimapolitik. Temperaturanstieg: über + 4,5 °C
Klimaszenarien & konkrete Entscheidungen
Die Szenarienentwicklung ist abgeschlossen. Sie berücksichtigt neben klimatischen Faktoren auch technische und rechtliche Einflussgrößen, etwa Anderungen bei Mindestrestwassermengen, Dotationen oder Stauanlagen. Für jedes Pilotkraftwerk werden unterschiedliche Zukunftsszenarien durchgespielt, um abzuschätzen, wie sich Wasserführung, Energieertrag und Wirtschaftlichkeit bis 2055 entwickeln könnten. Parallel wurde mit der Modellierung der Energieausbeute begonnen. Erste Ergebnisse zeigen, dass sich Stromerträge aus Wasserstandsdaten und Turbinentypen mit hoher Genauigkeit abschätzen lassen. Bei zwei Kraftwerken konnten bereits Smart-Meter-Daten in Regressionsmodelle (Analyseverfahren, um Beziehungen zwischen einer abhängigen zu vorhergesagten Variablen zu bestimmen) überführt werden, die künftig in das Gesamtsimulationssystem einfließen.
Daten und Sensorik
Zur Verbesserung der Datenlage werden zusätzliche Sensoren installiert, etwa zur Messung von Durchflüssen und Sedimentpegeln. Damit können künftig auch kurzfristige Stillstände oder Effizienzverluste besser analysiert werden. Parallel dazu entsteht eine Softwareanwendung, die später die Simulationen interaktiv erlebbar machen soll. Darüber hinaus werden die gewonnenen Daten und Modelle so aufbereitet, dass sie direkt in die Planung und Optimierung von Kleinwasserkraftwerken einfließen können. Ziel ist es, Betreiber*innen konkrete Werkzeuge zur Verfügung zu stellen, mit denen sie die Auswirkungen künftiger Klimaszenarien auf ihre Anlagen abschätzen und technische Anpassungen, etwa an Turbinen oder Wasserführungen, fundiert bewerten können. So wird KliWaSim Schritt für Schritt zu einem praxisnahen Entscheidungshilfesystem für die Kleinwasserkraft.
Ausblick
Bis Mitte 2026 werden die Machine-Learning-Modelle weiter verfeinert und das Simulationskonzept zu einem funktionsfähigen Demonstrator ausgebaut. Dieser soll es ermöglichen, unterschiedliche Klimaszenarien und technische Anpassungen virtuell zu testen. Er ist ein Werkzeug, das Entscheidungsträger*innen in Verwaltung und Energiewirtschaft gleichermaßen zugutekommen wird. KliWaSim zeigt, wie sich Erkenntnisse aus Klimaforschung, Hydrologie und Energietechnik gezielt verbinden lassen, um die Kleinwasserkraft fit für die Zukunft zu machen: datenbasiert, effizient und resilient gegenüber den Folgen des Klimawandels.
