Wie werden sich die klimatischen Veränderungen auf die Kleinwasserkraft auswirken? Welche Entwicklungen sind bereits heute erkennbar und welche Herausforderungen und Chancen ergeben sich dadurch? Ein Blick auf aktuelle Klimaprojektionen zeigt, warum künftig nicht allein die Niederschlagsmenge entscheidend sein wird, sondern vor allem, wann und in welcher Form das Wasser verfügbar ist.
Wer in den vergangenen Jahren die Erzeugung seiner bzw. ihrer Kleinwasserkraftanlage beobachtet hat, wird manche Veränderung selbst bemerkt haben. Die Entwicklung verläuft jedoch regional sehr unterschiedlich. Längere Trockenphasen wechseln sich zunehmend mit einzelnen Starkregenereignissen ab. Dennoch kann sich am Jahresende sein statistisch durchschnittliches Niederschlagsjahr ergeben. Für den Kraftwerksbetrieb macht es jedoch einen großen Unterschied, ob der Regen gleichmäßig über das Jahr fällt oder innerhalb weniger Stunden.
Die aktuellen Klimaprojektionen zeichnen ein ähnliches Bild für die Zukunft. Die Abflussverhältnisse vieler Gewässer werden sich in den kommenden Jahrzehnten spürbar verändern. Studien gehen davon aus, dass sich die jährliche Niederschlagsmenge insgesamt nur vergleichsweise wenig verändert. Deutlich stärker verschiebt sich jedoch deren Verteilung über das Jahr. Darin liegt eine der größten Herausforderungen. Für die Kleinwasserkraft ergeben sich daraus aber nicht nur Nachteile. Welche Auswirkungen überwiegen, hängt letztlich vom jeweiligen Einzugsgebiet und den örtlichen Gegebenheiten ab.
Weniger Schnee verändert die Abflussverhältnisse
Mit steigenden Temperaturen fällt im Winter ein größerer Teil der Niederschläge nicht mehr als Schnee, sondern direkt als Regen. Was früher oft bis weit ins Frühjahr hinein als Schneedecke gespeichert wurde, gelangt heute wesentlich früher in die Gewässer. Studien gehen davon aus, dass die Wasserführung im Winter in zahlreichen Regionen zunehmen wird, während die Schneeschmelze im Frühjahr früher einsetzt und geringer ausfällt. In niederschlagsarmen Sommern fehlt damit ein Teil jenes natürlichen Speichers, der bisher über Wochen für eine relativ gleichmäßige Wasserführung gesorgt hat.
Auf den ersten Blick klingt das nach einem Nachteil. Ganz so einfach ist es allerdings nicht. Höhere Winterabflüsse könnten in vielen Regionen auch die Stromproduktion im Winter steigern. Gleichzeitig liefern Photovoltaikanlagen aufgrund der kurzen Tage und häufigeren Bewölkung im Winter weniger Energie. Die Windkraft weist dagegen einen Schwerpunkt im Winterhalbjahr auf. Eine stärkere Winterproduktion der Kleinwasserkraft würde damit gemeinsam mit der Windkraft einen wichtigen Beitrag leisten, die geringere Erzeugung aus Photovoltaik in dieser Jahreszeit auszugleichen.
Warum ein durchschnittliches Niederschlagsjahr wenig aussagt
An dieser Stelle entsteht häufig ein Missverständnis: Meist wird auf die Jahresniederschlagsmenge verwiesen. Bleibt sie ungefähr gleich, entsteht schnell der Eindruck, dass sich für die Wasserwirtschaft wenig verändert. Tatsächlich ist aber nicht die Jahresmenge relevant.
Für ein Laufwasserkraftwerk ist vor allem entscheidend, wann das Wasser zur Verfügung steht und wie lange es im Einzugsgebiet bleibt. Wochen ohne nennenswerte Niederschläge können von wenigen Starkregenereignissen unterbrochen werden, die innerhalb kurzer Zeit einen großen Teil der Jahressumme bringen. In der Statistik erscheint das als normales Jahr. Für den bzw. die Betreiber*in macht das allerdings einen deutlichen Unterschied.
Die vergangenen Jahre haben das bereits mehrfach gezeigt. Nach längeren Trockenperioden reichten einzelne Starkregenereignisse aus, um die Niederschlagsbilanz eines Jahres wieder in Richtung Durchschnitt zu verschieben. Für die Wasserwirtschaft und die Kleinwasserkraft änderte das allerdings wenig. Das zusätzliche Wasser war innerhalb kurzer Zeit wieder abgeflossen. Entscheidend war nicht die Niederschlagsmenge am Jahresende, sondern die langen Wochen mit geringen Abflüssen davor.
Während längerer Trockenphasen sinken die Abflüsse kontinuierlich auf ein sehr niedriges Niveau. Damit sinkt auch die Stromproduktion. Fällt anschließend innerhalb weniger Stunden oder Tage sehr viel Niederschlag, steigen die Abflüsse zwar kurzfristig stark an. Ohne natürliche oder technische Speicher fließt dieses Wasser aber rasch wieder ab und steht für die nächsten Wochen nicht mehr zur Verfügung.
Nicht jedes Einzugsgebiet entwickelt sich gleich
Klimamodelle zeigen Entwicklungen für ganze Länder wie Österreich und Deutschland sowie für größere Regionen. Für einzelne Kraftwerksstandorte lässt sich daraus jedoch nicht unmittelbar ableiten, wie sich die Wasserführung entwickeln wird. Starkniederschläge treten häufig sehr kleinräumig auf. Während in einem Tal innerhalb kurzer Zeit große Niederschlagsmengen fallen, bleibt es wenige Kilometer weiter oft nahezu trocken. Deshalb lohnt sich bei der Bewertung eines Kraftwerks immer auch der Blick auf das jeweilige Einzugsgebiet. Allgemeine Klimaprojektionen liefern zwar wichtige Trends, ersetzen aber keine standortbezogene Beurteilung.
Wasser wird zunehmend zur umkämpften Ressource
Längere Niedrigwasserperioden betreffen nicht nur die Wasserkraft. Auch Landwirtschaft, Trinkwasserversorgung, Gewässerökologie, Kläranlagen und weitere Nutzungen sind auf ausreichend Wasser angewiesen. Vor allem in trockenen Sommern können dadurch Zielkonflikte entstehen, die künftig häufiger auftreten werden als bisher. Umso wichtiger wird ein ausgewogener Umgang mit der Ressource Wasser. Dabei müssen die unterschiedlichen Nutzungsinteressen ebenso berücksichtigt werden wie die ökologischen Anforderungen der Gewässer. Gerade bei länger anhaltendem Niedrigwasser wird diese Abwägung schwieriger werden.
Kleinwasserkraft bleibt ein wichtiger Teil des Energiesystems
Die veränderten hydrologischen Bedingungen ändern nichts an der Bedeutung der Kleinwasserkraft für das Energiesystem. Sie erzeugt erneuerbaren Strom regional, verlässlich und unabhängig von der Tageszeit. Gerade in den Wintermonaten, wenn Photovoltaikanlagen geringere Erträge liefern und der Strombedarf steigt, kann sie ihre Stärken besonders gut ausspielen.
Technische Anpassungen werden vielerorts notwendig sein. Dazu gehören beispielsweise Turbinen mit einem möglichst hohen Wirkungsgrad auch bei geringen Abflüssen sowie Regelungs- und Steuerungssysteme, die flexibel auf stark schwankende Wasserführungen reagieren können. Gleichzeitig können Starkregenereignisse deutlich mehr Geschiebe und Treibgut in die Gewässer eintragen. Dadurch steigen die Anforderungen an Rechenanlagen, Wasserfassungen sowie das Geschiebe- und Treibgutmanagement. Auch der Schutz der Anlagen vor Verklausungen, Verlandung und erhöhtem Materialverschleiß gewinnt an Bedeutung. Zahlreiche Betreiber*innen investieren bereits heute in solche Maßnahmen, um ihre Anlagen an die veränderten Abflussverhältnisse anzupassen.
Die Zukunft der Kleinwasserkraft
Der Klimawandel verändert die Wasserführung heimischer Gewässer. Nach den aktuellen Klimaprojektionen ist davon auszugehen, dass sich diese Entwicklung in den kommenden Jahrzehnten fortsetzen wird. Weniger Schnee, längere Trockenphasen und eine andere Verteilung der Niederschläge werden den Betrieb von Kleinwasserkraftanlagen beeinflussen.
Nicht alle Entwicklungen sind ausschließlich nachteilig. Höhere Winterabflüsse könnten die Stromerzeugung vor allem in jener Jahreszeit stärken, in der die Wasserkraft besonders gefragt ist. Gleichzeitig braucht es technische Anpassungen an den Anlagen sowie Rahmenbedingungen, die notwendige Modernisierungen unterstützen. Die Kleinwasserkraft hat sich in ihrer langen Geschichte immer wieder an neue Rahmenbedingungen angepasst. Wie stark die Veränderungen ausfallen, wird regional sehr unterschiedlich sein. Pauschale Aussagen lassen sich deshalb nur eingeschränkt treffen. Viel spricht jedoch dafür, dass die Kleinwasserkraft auch unter veränderten klimatischen Bedingungen ein wichtiger Bestandteil der Stromversorgung bleiben wird. Entscheidend wird künftig weniger die Wassermenge sein als deren Verteilung über das Jahr.
