Undervandskraftværker i Rhinens strøm
Tyske ingeniører er ved at sætte snesevis af små undervandskraftværker i drift på Rhinen. De udnytter udelukkende flodens naturlige strøm og kan forsyne hundredvis af husstande med strøm – helt uden dæmninger og indgreb i naturen.
Midt i Rhinen ved den lille by Sankt Goar tager noget form under vandoverfladen, der minder om en sværm af undervandsvæsener. I virkeligheden er der tale om energiturbiner, der tilsammen skal fungere som ét samlet kraftværk, der kører døgnet rundt uafhængigt af vejrforholdene.
Vedvarende energi har et fundamentalt problem
Overgangen til vedvarende energikilder støder på én afgørende udfordring. Vindmøller og solpaneler arbejder ikke jævnt, og deres effekt svinger i takt med vejret. Det er præcis derfor, at forskere og ingeniører verden over leder efter måder at diversificere grønne energikilder på, så systemet forbliver stabilt selv i vindstille nætter eller overskydede dage.
Det tyske startup Energyminer fra München-området kommer med en løsning, der kombinerer fordelene ved vandkraft med minimale naturindgreb. I stedet for klassiske dæmninger har de satset på små flydende moduler, der arbejder direkte i flodens naturlige strøm. Teknologien er allerede igennem de første tests og forberedes nu til storstilet udrulning.
Sådan fungerer et undervandskraftværk uden dæmning
Hvert modul bærer navnet Energyfish og måler cirka 2,8 gange 2,4 meter. Det vejer omkring firs kilo og er fuldt nedsænket under vandoverfladen. Inde i den kompakte kapsel befinder sig en turbine og en generator, der udelukkende udnytter Rhinens naturlige strøm – uden nogen form for opstuvning eller afspærring af floden.
Enheden er forankret til bunden og arbejder helt under overfladen. Rotoren inde i kabinettet sættes i gang udelukkende af flodens strøm, uden mekaniske indgreb. Generatoren i modulets krop omdanner den roterende bevægelse til elektrisk energi. Den producerede strøm ledes derefter via kabler lagt på flodbunden til bredden og herfra direkte ud i distributionsnettet.
Denne tilgang har flere fordele. Fra bredden er det næsten umuligt at se, at der er et energianlæg i drift på det pågældende flodafsnit. Systemet støjer ikke, og landskabets karakter forbliver uberørt. Desuden er der ingen grund til at opføre massive betonkonstruktioner eller gennemføre komplekse vandreguleringer.
Ifølge Energyminers egne tal kan hundrede af disse enheder producere cirka 1,5 gigawatttimer elektrisk energi om året. Det er nok til at dække forbruget i 400 til 500 firefamiliehusstande. Produktionsomkostningerne pr. kilowattime forventes at være sammenlignelige med energi fra vindmøller og solpaneler.
Hvorfor er Rhinen ved Sankt Goar et ideelt sted
Startuppen kunne ikke placere sin teknologi et vilkårligt sted. Den midterste del af Rhinen i området omkring Sankt Goar har specifikke parametre, der gør den velegnet til denne type energiproduktion. Floden presses her igennem en relativt smal dal, og strømmen accelererer til en hastighed på omkring 1,5 til 2 meter i sekundet.
Denne strømhastighed er tilstrækkelig til, at de små turbiner kan arbejde stabilt og effektivt hele året rundt. Energyminers ingeniører testede tidligere teknologien i langt mindre målestok. I april 2023 satte de den første pilotinstallation i gang ved Auer Mühlbach i München.
Det teststed fungerede som et eksperimentelt prøvefelt, hvor teknikerne verificerede udstyrets pålidelighed, modstandsdygtighed over for fejl og den reelle energiproduktion under normale flodbetingelser. Efter en serie tests i det mindre vandløb blev teknologien flyttet til en af Europas vigtigste vandveje.
I selve Rhinen er der allerede tre Energyfish-moduler i drift. Nu er det tid til at udvide projektet. I næste trin skal yderligere enogtyve turbiner tilføjes, og endeligt skal der i dette område etableres en komplet sværm bestående af hundredeogtyvefour enheder.
Skader turbinerne fisk og flodens økosystem?
Vandkraft medfører ofte modstand fra biologer og miljøorganisationer. Klassiske dæmninger afbryder fiskenes migrationsveje, ændrer vandets temperatur og iltindhold og kan i ekstreme tilfælde ødelægge hele levesteder. Skaberne af Energyfish-systemet valgte derfor en anden tilgang.
Turbinerne arbejder i den naturlige strøm uden at afspærre floden, og virksomheden har udviklet et særligt fiskebeskyttelsessystem. Det er blevet undersøgt af eksperter fra Technische Universität München, som analyserede trækfisks adfærd i nærheden af enhederne. Ifølge de offentliggjorte resultater forårsager Energyfish hverken skader på fisk eller ændringer i deres migrationsmønstre på Rhinen.
Det er et afgørende argument i forbindelse med udstedelse af tilladelser. Miljøministeriet i delstaten Rheinland-Pfalz godkendte opførelsen af den første fulde installation netop fordi udstyret skal virke så lidt invasivt som muligt på økosystemet. I praksis betyder det løbende overvågning af turbinernes påvirkning og beredskab til at justere konfigurationen, hvis negative konsekvenser skulle opstå.
Forskere fra Technische Universität München gennemførte en række målinger:
- Overvågning af laks og ørreder i turbinernes nærhed
- Måling af vibrations- og støjniveauer under vandoverfladen
- Analyse af ændringer i vandets iltindhold foran og bag modulerne
- Kontrol af mulige skader på fisk ved passage tæt på rotorerne
- Observation af påvirkning på vandhvirvelløse dyr og alger
- Vurdering af sedimentering og tilstopning af turbinerne med slam
- Test af forankringens modstandsdygtighed under oversvømmelser
Kan denne teknologi stabilisere energinettet?
I debatten om energiomstillingen dukker begrebet "mørk vindstille" stadig hyppigere op – situationer, hvor der i mange timer hverken er vind eller sol, og hvor vindmøller og solceller producerer minimale mængder strøm. Energisystemet er da nødt til at søge støtte i andre kilder.
Strømvandkraft som Energyfish erstatter ikke hele produktionen fra vindmøller og solpaneler, men kan udfylde en del af hullet. Floder løber også i kolde, vindstille nætter og på overskydede dage. Energi fra strøm kan derfor stabilisere nettet og sikre en konstant grundlastforsyning.
Jo mere varieret en mix af vedvarende energikilder vi råder over, desto mindre er risikoen for strømudfald under langvarig vindstille eller vedvarende skydække. Det ministerium i delstaten, der er ansvarligt for klima og energi, understreger, at sådanne sværme af vandgeneratorer ville kunne opstilles på andre steder med et lignende hydrologisk profil.
Det gælder både andre afsnit af Rhinen og andre store floder i Tyskland. Ikke ethvert flodafsnit egner sig dog. Problemer kan opstå ved for lavt vand, for langsom strøm, tæt pramtrafik eller strenge naturskyddestandarder. Potentialet er alligevel betragtelig, fordi store floder i industrialiserede lande bærer enorme mængder energi, som vi i dag slet ikke udnytter.
Hvad betyder sådanne løsninger for Europas energifremtid?
Energyminer betragter projektet ved Sankt Goar som bevis på, at teknologien er klar til anvendelse i langt større skala. Hidtil har lignende løsninger primært fungeret som små demonstrationsanlæg. Denne gang taler vi om et system med over hundrede moduler tilsluttet et virkeligt energinet.
For energiforbrugere er to ting afgørende: stabilitet og pris. Serieproducerede småturbiner har en chance for at være relativt billige at installere, fordi de ikke kræver store byggerier eller dæmninger. Dertil gør deres modulære konstruktion service og eventuel udvidelse lettere. Yderligere enheder kan tilføjes gradvist efter nettets behov og muligheder.
På den anden side er der risici. Aflejring af slam og urenheder på rotorerne, fare for sejlads ved svigt af forankringen eller nødvendigheden af jævnligt at slukke for dele af systemet under ekstreme oversvømmelser. Disse faktorer skal medtages i planlægningen af omkostninger og pålidelighed for hele investeringen.
Eksemplet fra Rhinen viser dog, at teknologien er moden nok til at forlade eksperimentfasen. For Europa kan det være et signal om, at energien, der flyder i floderne, ikke nødvendigvis kun behøver at betyde store dæmninger og kontroversielle investeringer. Mindre flydende moduler giver mulighed for endnu en fleksibel søjle i energisystemet – én der fungerer uafhængigt af vejrets luner.
