Ökologie

Kleinwasserkraftwerke haben strenge ökolgische Auflagen zu befolgen. Damit der Zustand von Gewässern nicht beeinträchtigt wird investiert die Branche viel Geld in Fischaufstiegshilfen, Sedimentforschung und technische Optimierungen der Kraftwerke.

1. Welche Faktoren beeinflussen den Zustand von Gewässern?

Ausgehend von den wesentlichen Gewässernutzungen in Österreich durch u.a. Gewerbe, Industrie, Landwirtschaft, Infrastruktur, Wasserkraft, Tourismus und Schifffahrt ergeben sich unterschiedliche Belastungstypen.

 

Erstens tragen stoffliche und physikalische Belastungen zur Verschlechterung des Gewässerzustandes bei, vor allem durch die Nährstoffe Stickstoff und Phosphor aus der land- und forstwirtschaftlichen Bodennutzung, Schadstoffe aus Industrieanlagen und Haushalten (z.B. Reinigungsmittel), sowie bioakkumulierende Stoffe wie Quecksilber.

Eine weitere Belastung stellen hydromorphologische Eingriffe dar, welche die Hydrologie, Morphologie und Durchgängigkeit der Gewässer betreffen.

Zu den hydrologischen Belastungen zählen insbesondere Wasserentnahme, Aufstau, künstliche starke Abfluss- bzw. Pegelschwankungen, sowie schifffahrtsbedingter Wellenschlag.

Zu den morphologischen Belastungen zählen Eingriffe im Zusammenhang mit dem Schutzwasserbau, Siedlungstätigkeit, Infrastrukturmaßnahmen, Wasserkraftnutzung, Schifffahrt und Landwirtschaft. Der Schutz der Bevölkerung vor Hochwässern hat v.a. im letzten Jahrhundert zur Regulierung vieler Flüsse und Bäche geführt.

 

Der dritte Belastungstyp sind Wanderhindernisse wie Querbauwerke, welche die natürliche Durchgängigkeit unterbrechen, wobei auch Längselemente wie Verrohrungen ein Hindernis darstellen und die Lebensraumvernetzung für Fische beeinträchtigen können. Querbauwerke werden aus unterschiedlichen Gründen errichtet, neben der Wasserkraftnutzung (Wehranlagen) u.a. für Wasserentnahmen, als bauliche Maßnahme im Rahmen des Hochwasserschutzes oder zur Sohlstabilisierung. Der Großteil der erhobenen Wanderhindernisse ist auf flussbauliche Maßnahmen im Zuge des Hochwasserschutzes zurückzuführen.

2. Fischaufstiegshilfen

Welche Arten von Fischaufstiegshilfen gibt es?

 

Damit Fische und Kleinlebewesen ihre Wanderung entlang der Flüsse fortsetzen können, werden Fischaufstiegshilfen angelegt. Dabei handelt es sich um wasserbauliche Vorrichtungen, die den Fischen das Umgehen der Kraftwerksanlage ermöglichen und die Durchgängigkeit des Gewässers gewährleisten. Fischaufstiegshilfen sind neu geschaffene Lebensräume für Fische und viele andere Wassertiere. Man unterscheidet zwischen technischen (z. B. Vertical Slot) und naturnahen Fischaufstiegshilfen (z. B. gewässertypisches Umgehungsgerinne) sowie Mischtypen (z. B. Tümpelpass).

 

Vertical Slot:

Der Vertical Slot („Schlitzpass“) ist eine technische Fischaufstiegshilfe, die durch über die gesamte Höhe reichende, vertikale Schlitze der Zwischenwände gekennzeichnet ist. Die Schlitze liegen durchgehend auf einer Seite. Die erforderlichen Beckenabmessungen werden insbesondere durch die Schlitzbreite und den zur Verfügung stehenden Abfluss bestimmt. Vertical Slots eignen sich für schwimmschwache und bodenorientierte Fische (z. B. Koppen).

 

Gewässertypisches Umgehungsgerinne:

Ein gewässertypisches Umgehungsgerinne bildet v. a. dort eine optimale Lösung, wo relativ viel Platz zur Überwindung des Höhenunterschiedes zur Verfügung steht. Es ist als naturnahes Gerinne ausgestaltet, das Gefälle ist dem Gewässertyp angepasst. Art und Ausformung von Umgehungsgerinnen orientieren sich immer an Typ und Größe des Gewässers bzw. dessen Zubringern. Ein wesentlicher Vorteil von gewässertypischen Umgehungsgerinnen ist die zusätzliche Schaffung von Lebensraum, speziell von Laichplätzen und Jungfischlebensräumen strömungsliebender Fischarten.

 

Naturnaher Beckenpass:

Naturnahe Beckenpässe (auch „Tümpelpässe“) setzen sich aus mehreren Einzelschwellen mit dazwischen liegenden Vertiefungen zusammen, sodass sich eine beckenartige Struktur ergibt. Wesentliche Bedeutung kommt der rauen, asymmetrischen Ausformung der Schwellen zu, die die Passierbarkeit bei allen Abflusssituationen sicherstellt. Wichtig ist eine Abdichtung (Folie, Vlies, Lehm). Tümpelpässe eignen sich v. a. für Gewässer des Rhithrals (= Forellen- und Äschenregion)

3. Welche Faktoren und Akteure beeinflussen den Wasserhaushalt?

Der Gewässerhaushalt der österreichischen Oberflächengewässer wird durch die vielfältigen menschlichen Tätigkeiten und Eingriffe am Gewässer beeinflusst. Diese können (neben chemischen und biologischen Belastungen) auch zu einer Veränderung der Abflussmenge bzw. der Abflussdynamik von Oberflächengewässern führen (hydrologische Beeinflussung).

Die AkteurInnen, welche den Gewässerhaushalt beeinflussen, sind zum Beispiel die Landwirtschaft, Gewerbebetriebe, KraftwerksbetreiberInnen sowie Wasserversorgungs- und Abwasserentsorgungsbetriebe. Im Bereich der Industrie wird Wasser vor allem zur Herstellung von Waren entnommen, wobei diese von einigen Sektoren dominiert wird. Dazu zählen die Papiererzeugung, die chemische Industrie, die Herstellung von Glaswaren sowie die Metallerzeugung.

 

Zu diesen Eingriffen zählen insbesondere die Wasserentnahme, das Aufstauen für den Hochwasserschutz oder die Energieerzeugung und schifffahrtsbedingte Auswirkungen. Zu den Wasserentnahmen zählen Ausleitungen, bei denen die entnommene Wassermenge wieder in dasselbe Fließgewässer bzw. Fließgewässersystem (u.U. auch zeitversetzt) rückgeleitet wird. Beispiele dafür sind Ausleitungen im Zusammenhang mit der Wasserkraftnutzung, zu gewerblich-industriellen Zwecken als Brauch- oder Kühlwasser, oder die Befüllung von Aquakulturanlagen (Fischteiche). Beispiele für Wasserentnahmen ohne Rückleitung sind die landwirtschaftliche Bewässerung sowie die Beschneiung von Schipisten für touristische Aktivitäten.

4. Wie wirken sich Kleinwasserkraftwerke auf die Lebensräume in den Flüssen aus?

Bei neu errichteten Kleinwasserkraftanlagen sind negative Auswirkungen auf den ökologischen Zustand des Gewässers fast ausgeschlossen: 95 Prozent der neuen Kraftwerke sind mit den naturräumlichen Gegebenheiten vollkommen kompatibel. Das ergibt sich auch aus der aktuellen Rechtslage. Denn Verschlechterungen des ökologischen Zustandes sind nur zulässig, wenn ein übergeordnetes öffentliches Interesse diese rechtfertigt – wenn also der Kraftwerksbau von besonderer Bedeutung für die Allgemeinheit ist.

Auch der überwiegende Teil der Standorte von bereits bestehenden Kleinwasserkraftwerken wird nach der aktuellen Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie einen guten ökologischen Zustand erreichen. Laut dem österreichischen Nationalen Gewässerbewirtschaftungsplan wird das bei etwa 83 Prozent der Gewässerabschnitte mit Kleinwasserkraftwerken künftig der Fall sein. An den restlichen Kraftwerksstandorten ist das oftmals aufgrund anderer flussbaulicher Belastungen, die nicht auf die Wasserkraftnutzung zurückzuführen sind, nicht möglich. In jedem Fall werden aber auch dort Maßnahmen für die Gewässer gesetzt.

 

5. Wie wirken sich Kleinwasserkraftwerke auf Fische aus?

Jede menschliche Tätigkeit hat Auswirkungen auf die Natur. Querbauwerke für den Hochwasserschutz, Industrie/Gewerbe oder auch die Stromerzeugung durch Kleinwasserkraft stellen dabei ein Hindernis für die Fischwanderung dar. Allerdings kann durch die Errichtung von Fischwanderhilfen bei Kleinwasserkraftwerken die Durchgängigkeit für Fische wiederhergestellt werden. Zusätzlich verhindern kleinmaschige Treibgutrechen, dass Fische bei der Durchwanderung zu Schaden kommen.  

 

Dass ökologisch intakte Gewässer den BetreiberInnen von Kleinwasserkraftwerken ein wichtiges Anliegen sind, beweist die Branche durch Investitionen von über 85 Mio. Euro in den letzten 10 Jahren. Dabei wurde in Projekte investiert, durch die Flüsse und Bäche durchgängig gemacht und der Zustand der Gewässerökosysteme verbessert wurde. Im Zuge dessen wurden Fischaufstiegshilfen, Restwasserdotationen und Strukturierungsmaßnahmen umgesetzt.

 

In jüngeren wissenschaftlichen Untersuchungen konnte außerdem festgestellt werden, dass die Strukturierung der Gewässer im Kraftwerksbereich für Fische mitunter besonders attraktive Lebensräume bietet und Staubereiche als Rückzugsgebiete und Laichplätze genutzt werden.

 

6. Was ist der Nationale Gewässerbewirtschaftungsplan, und was hat dieser mit der Kleinwasserkraft zu tun?

Der Nationale Gewässerbewirtschaftungsplan ist eine flussgebietsbezogene Planung gemäß EU-Wasserrahmenrichtlinie, die auf einem integrierten Ansatz zum Schutz, zur Verbesserung und zur nachhaltigen Nutzung der Gewässer basiert. Im NGP sind Gewässernutzungen und zu erreichende Erhaltungs- und Sanierungsziele sowie erforderliche Maßnahmen festgelegt. Alle sechs Jahre wird ein NGP veröffentlicht.

 

Der 3. Nationalen Gewässerbewirtschaftungsplan (3. NGP) soll 2021 veröffentlicht werden, und soll die Maßnahmen bis 2027 festlegen.  Das bedeutet für jene bestehenden Kleinwasserkraftwerke, bei denen derzeit noch ökologische Beeinträchtigungen bestehen, dass entsprechende Sanierungsmaßnahmen durchgeführt werden müssen. Denn wenn die grundsätzlichen ökologischen Vorgaben, wie zum Beispiel eine ausreichende Restwassermenge und eine Fischwanderhilfe eingehalten werden, dann steht einem guten ökologischen Zustand inklusive nachhaltiger Wasserkraftnutzung nichts im Wege. Gerade kleine Anlagen haben den Vorteil eines geringen Eingriffs, dessen Auswirkungen oft kaum messbar sind. Gleichzeitig sind ökologische Maßnahmen jedoch sehr kostenintensiv (z.B. Fischaufstiegshilfen) und bedeuten einen wesentlichen Produktionsverlust (Restwasserabgabe). Um die nachhaltige Stromproduktion aus Kleinwasserkraft nicht zu gefährden, benötigt es deshalb ausreichende Unterstützung.

7. Welche Maßnahmen setzt die Wasserkraft für die Ökologie?

Seit Jahren investiert die Branche in ökologische Verbesserungen unserer Fließgewässer. Dass ökologisch intakte Gewässer den BetreiberInnen von Kleinwasserkraftwerken ein großes Anliegen sind, beweist die Branche durch Investitionen und Entwicklungen. In den letzten 10 Jahren wurden rund 85 Millionen Euro in Projekte investiert, durch die Flüsse und Bäche durchgängig gemacht und der Zustand der Gewässerökosysteme verbessert wurde. Fischaufstiegshilfen, Restwasserdotationen und Strukturierungsmaßnahmen wurden umgesetzt. Die Branche setzt dabei auch auf Innovationen, um die teils hohen Kosten etwas abzufedern. So kam es zur Entwicklung von speziellen Bauweisen von Fischwanderhilfen, etwa der Fischaufstiegsschnecke. Diese Innovationen gilt es im Sinne von Klimaschutz und Gewässerschutz in der Breite anzuwenden.

 

Außerdem investiert die Wasserkraftbranche in die Forschung, wie etwa in das Christian Doppler Labor für Sedimentforschung und -Management. Aufbauend auf dem aktuellen Stand des Wissens werden im CD-Labor die Grundlagen von Erosion, Transport, Sedimentation und Remobilisierung von Feststoffen erforscht und so ein erweitertes Prozessverständnis gewonnen. Die Forschungsergebnisse werden zur Definition von neuen Standards im Bereich der ökonomischen, technischen und ökologischen Optimierung der Wasserkraftnutzung durch die nationale und internationale Wasserkraftindustrie beitragen.

8. Ist ein großes Wasserkraftwerk besser für die Natur als viele kleine?

Kleine Wasserkraftwerke produzieren zwar weniger Strom als große Wasserkraftwerke, haben aber auch deutlich geringere Auswirkungen auf die Natur. Daher sind Kleinwasserkraftwerke in der Regel auch mit dem guten ökologischen Gewässerzustand vereinbar. Große Wasserkraftwerke haben zwar weitreichendere Auswirkungen auf die Gewässer und benötigen deshalb für ihre Genehmigung meist eine Ausnahme vom Verschlechterungsverbot (WRRL). Sie sind aber unverzichtbar für die nachhaltige Energie- bzw. Stromversorgung von Österreich, weshalb es ein übergeordnetes öffentliches Interesse an der Nutzung gibt.

 

Es stellt sich also nicht die Frage ob man auf Groß- oder Kleinwasserkraft zur Stromversorgung setzt, wie man ebenso wenig die Wasserkraft und andere Technologien gegeneinander ausspielen kann. Um in Österreich eine klimaneutrale Energieversorgung zu erreichen, werden alle erneuerbaren Ressourcen im jeweiligen naturverträglichen Rahmen genutzt werden müssen.

Kleinwasserkraft ist weit mehr als die produzierte Strommenge

 

Betrachtet man die lokale Situation genauer, stellt sich rasch heraus, dass auch sehr kleine Wasserkraftwerke eine große Bedeutung haben. Sie ermöglichen eine regionale Eigenversorgung, helfen CO2 einzusparen, stabilisieren das Stromnetz und vermeiden durch die Nähe zu AbnehmerInnen Infrastrukturkosten, und das alles bei Erhaltung des guten ökologischen Zustandes der Gewässer. Auch viele KMUs profitieren durch eigene Kleinwasserkraftwerke von einer günstigen Stromproduktion und tragen damit dazu bei, dass tausende Arbeitsplätze auch abseits der Wasserkraft geschaffen und erhalten bleiben. Das gewässerökologische Monitoring belegt sehr oft energetisch genutzte Gewässerstrecken, an denen kein oder nur ein minimaler Unterschied zu den ungenutzten Strecken besteht. Gerade kleine Anlagen haben hier den Vorteil eines geringen Eingriffs, dessen Auswirkungen oft kaum messbar sind.

9. Wie viele österreichische Flüsse sind bereits verbaut?

Laut einer aktuellen Studie (aus dem Jahr 2020) der Universität für Bodenkultur sind noch 17% freie Fließstrecken ohne Hindernisse an Flüssen vorhanden, was 5.551 km entspricht. Laut aktuellen Zahlen des Bundesministeriums für Landwirtschaft, Regionen und Tourismus (BMLRT) existieren derzeit rund 28.000 Wanderhindernisse für Fische (nicht fischpassierbare Querbauwerke), von denen rund 10% auf die Wasserkraft zurückzuführen sind. Der überwiegende Teil der Barrieren wurde für den Hochwasserschutz oder für die Schaffung von Siedlungsraum und Infrastruktur errichtet (rund 90%).

 

Ein Querbauwerk bedeutet jedoch nicht gleich einen schlechten Zustand der Gewässer. Laut BMLRT weisen derzeit etwa 40 % der natürlichen Fließgewässerstrecken einen sehr guten oder guten ökologischen Zustand auf! Das bedeutet, dass diese Gewässer nicht oder nur gering beeinflusst sind und die ökologische Funktionsfähigkeit gewährleistet ist. Dabei handelt es sich vor allem um kleinere Gewässer (EZG < 100 km²), in denen ein Großteil der Kleinwasserkraftwerke steht. Hier ist häufig auch ein guter Ökologischer Zustand trotz vorhandener Querbauwerke zu beobachten. Darüber hinaus

 

 

 

10. Wie viel Prozent des energetischen Potentials ist bereits genutzt?

Laut der 2018 aktualisierten Pöyry Wasserkraftpotenzialstudie Österreich gibt es für das österreichische Gewässernetz aufgrund der natürlichen Gegebenheiten ein Abflusslinienpotenzial von insgesamt 75,1 TWh. Das davon technisch-wirtschaftliche Potenzial für das Bundegebiet liegt bei 56,1 TWh. Der aktuelle Kraftwerksbestand für Anlagen ≥ 5 MW beträgt etwa 35,7 TWh, für Anlagen < 5 MW wurde ein Wert von 4,4 TWh ermittelt. Aus der Summe der größeren und kleineren Anlagen ergibt sich ein aktuell genutztes Potenzial von 40,1 TWh, was nur etwas mehr als 50 % des Abflusslinienpotenzials entspricht.

 

Subtrahiert man das bereits genutzte Potenzial vom technisch-wirtschaftlichen Potenzial, so ergibt sich ein technisch-wirtschaftliches Restpotenzial von 16 TWh, das bereits 1 TWh Optimierungspotenzial beinhaltet. Zieht man von diesem technisch-wirtschaftlichen Restpotenzial sensible Gebiete wie Nationalparks, Gewässer in sehr gutem Zustand und Natura 2000-Gebiete ab, so errechnet sich ein Neuerschließungspotenzial von mindestens 6 TWh. Es zeigt sich also, dass bei weitem nicht jeder Bach energetisch genutzt werden soll, und die Wasserkraftbranche bei Ihren Planungen sehr viel Bedacht auf die naturräumlichen Gegebenheiten nimmt.

 

 

11. Gibt es echte Vorzeigebeispiele für ökologische, nachhaltige Kleinwasserkraftwerke?

Der ökologische Zustand und seine Erhaltung ist in den allermeisten Fällen eindeutig mit der Kleinwasserkraft vereinbar und kann sogar zu dessen Verbesserung führen. Dank technologischer Innovationen und langjähriger Forschung gibt es für Kraftwerksbetreiber einige Möglichkeiten die Wasserqualität zu erhalten. Restwasserabgaben, verschiedenste Fischwanderhilfen, Fischschutzmaßnahmen und Strukturmaßnahmen gehören zum Standard und sind in der Gesetzgebung verankert. Beispiele für ökologische und nachhaltige Kraftwerke sind:

 

  • Das Kraftwerk Sohlstufe Lehen in Salzburg, welches neben der Verbesserung des ökologischen Zustands und einer erfolgreichen Fischaufstiegshilfe auch in das Naherholungsgebiet am Glanspitz eingebunden wurde und zur Lebensqualität der Stadt beiträgt. Die Durchgängigkeit für die Fischwanderungen kann gewährleistet werden, da die Fische durch die Fischtreppe beim Kraftwerk zukünftig wieder flussaufwärts kommen. Durch die bestehende Sohlstufe im Staubereich der Anlage war eine Flussaufwärtswanderung bislang nicht möglich.
  • Das Kraftwerk Fürholzer Isperdorf im Kleinen Yspertal liegt im Landschaftsschutzgebiet „Strudengau und Umgebung“ und im Europaschutzgebiet – NATURA 2000 und muss daher besonders hohen ökologischen Anforderungen entsprechen. So wurde im Zuge einer Revitalisierung ein Fischaufstieg gebaut und der ökologische Zustand verbessert.
  • Das Schaukraftwerk Kronawettwehr, welches vorher nicht fischpassierbar war und jetzt mit einem Natur- und Energielehrpfad Besuchern die Wasserkraft näherbringt.
  • Das Kraftwerk Illspitz in Vorarlberg, welches auf die Nutzung des natürlichen Gefälles, auf eine möglichst geringe Stauhaltung (breite Wasserfassung), auf eine bestmögliche Integration in die Umgebung, Fischpassierbarkeit und einen sicheren Geschiebetransport achtet.

12. Warum gibt es Längsverbauungen an Flüssen? Welche Auswirkungen haben Längs- und Querbauwerke auf die Gewässer?

Der überwiegende Teil der Längsverbauungen wurde für den Hochwasserschutz oder für die Schaffung von Siedlungsraum und Infrastruktur errichtet. Längs- und Querbauwerke stellen dabei einen menschlichen Eingriff in das Gewässerökosystem dar und haben einen Einfluss auf die Vielfalt der Flusslebensräume und natürliche Überflutungszonen. Durch die veränderte Wasserführung kommt es auch zu einer kontinuierlichen Sohlvertiefung.

Da Längs- und Querbauwerke essenziell für die menschliche Zivilisation sind, ist eine Abwägung zwischen den positiven und negativen Effekten notwendig, wobei eine Minimierung der negativen Folgen das Ziel ist. Für den Erhalt und Schutz der Gewässerlebewesen gibt es daher europaweit rechtliche Vorgaben, um die Gewässer durchgängig zu machen. In Österreichs Gewässern sind nur 8% der noch nicht durchgängigen Barrieren der Kleinwasserkraft zuzuordnen.

13. Fischaufstiegshilfen sollen sehr teuer sein und viel Wasser brauchen. Gibt es Weiterentwicklungen, die die Situation verbessern?

Die Herstellung der Fischdurchgängigkeit an Österreichs Fließgewässern, und die damit verbundene Vernetzung von Lebensräumen, ist eine wichtige Maßnahme hinsichtlich der Erreichung der Ziele der Wasserrahmenrichtlinie, zu der sich Kleinwasserkraft Österreich bekennt. Der im Jahr 2012 veröffentliche Leitfaden zum Bau von Fischaufstiegshilfen gibt zwar gute Planungsgrundlagen wieder, ist aber in vielen Details zur unflexibel und überschießend, wodurch teils extreme Baukostenerhöhungen zu beobachten sind. Kleinwasserkraft Österreich unterstützt auch deshalb die Innovation bei alternativen Fischaufstiegstechnologien. Diese können nicht nur eine kostengünstige Alternative darstellen, sondern machen in vielen Fällen die Schaffung der Durchgängigkeit überhaupt erst ermöglichen.

14. Welche Auswirkungen haben Wasserkraftwerke auf die Wassertemperatur und -fließgeschwindigkeit?

Wasserkraftwerke haben eher geringe Auswirkungen auf die Wassertemperatur und Fließgeschwindigkeit von Gewässern. Stauräume und Unterwassereintiefungen können zur Reduktion der Fließgeschwindigkeit führen und durch den ruhigeren Flussverlauf die Wassertemperatur erhöhen. Allerdings bedeutet das nicht automatisch die Verschlechterung des ökologischen Zustands. Vielmehr ist es oftmals auch so, dass solche Kraftwerke in Gewässern errichtet werden, die zur Landgewinnung und zum Hochwasserschutz begradigt, dadurch verkürzt und somit steiler und „schneller“ gemacht wurden. Gerade hier können in Staubereichen positive Lebensraumbedingungen auftreten, die in anderen Gewässerabschnitten nicht mehr vorhanden sind. So kann oftmals beobachtet werden, dass die Fische flachere Staubereiche zum Laichen nutzen, und sich hier die Fischbrut sehr gut entwickelt.

 

Darüber hinaus werden im modernen, naturnahen Wasserbau Lenkbuhnen und andere Strukturmaßnahmen oft eingesetzt, um die Fließgeschwindigkeit zu verringern und gleichzeitig bessere Strukturen und eine größere Habitatvielfalt zu erreichen. Ein Positivbeispiel dafür ist die Strukturierung der Sulm in Gleinstätten (siehe Foto).

© Parthl