Auswirkungen der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie auf die Stromerzeugung in Österreich

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Gabriele Maria Aicher

Auswirkungen der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie auf die Stromerzeugung in Österreich

Überprüfung bei zwei Kraftwerken

Diplomarbeit

Technik

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Gabriele Maria Aicher

Auswirkungen der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie auf die Stromerzeugung in Österreich

Überprüfung bei zwei Kraftwerken

Diplom.de

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ID 7968

Gabriele Maria Aicher

Auswirkungen der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie auf die Stromerzeugung in Österreich

Überprüfung bei zwei Kraftwerken

Diplomarbeit

Johannes Kepler Universität Linz

Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Abgabe Februar 2004

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ID 7968

Aicher, Gabriele Maria: Auswirkungen der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie auf die Stromerzeugung in Österreich - Überprüfung bei zwei Kraftwerken

Hamburg: Diplomica GmbH, 2004

Zugl.: Johannes Kepler Universität Linz, Diplomarbeit, 2004

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Diplomica GmbH

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Auswirkungen der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie auf die Stromerzeugung in Österreich

(Überprüfung bei 2 Kraftwerken) Seite 1

Inhaltsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis... 1

Abbildungsverzeichnis ... 4

Tabellenverzeichnis... 5

Abkürzungsverzeichnis ... 6

1. Die Europäische Wasserrahmenrichtlinie (WRRL)... 9

1.1. Allgemeines ... 9

1.2. Ziele und Instrumente ... 12

1.2.1. Oberflächengewässer ... 13

1.2.2. Grundwasser ... 13

1.2.3. Schutzgebiete ... 13

1.3. Fristen für die Umsetzung ... 14

1.4. Aktueller Stand der nationalen Umsetzung der WRRL ... 17

1.4.1. Flusseinzugsgebiete: Bewirtschaftung – Aufgaben und Verantwortung .. 19

1.4.2. Europaweite Vereinheitlichung des Gewässergütestandards ... 20

1.4.3. Europaweite Vereinheitlichung der Untersuchungsmethoden... 21

1.4.4. Zeitgebundene, verbindliche Ziele für alle Gewässer... 21

1.4.5. Erfolgreiche Weiterentwicklung der Wasserwirtschaft – Voraussetzungen ... 22

2. Stromerzeugung aus Wasserkraft in Österreich ... 23

2.1. Laufwasserkraftwerke... 27

2.1.1. Allgemeines ... 27

2.1.2. Aufbau ... 28

2.1.3. Merkmale ... 30

2.2. Speicherkraftwerke ... 31

2.2.2. Aufbau ... 32

2.2.3. Merkmale ... 33

2.3. Pumpspeicherkraftwerke ... 34

(8)

2.3.2. Aufbau und Funktionsweise... 36

2.4. Kleinwasserkraftwerke (KWKW) ... 39

2.5. Typen von Wasserturbinen ... 40

2.5.1. Kaplan-Turbine ... 41

2.5.2. Francis-Turbine... 42

2.5.3. Pelton-Turbine ... 44

2.6. Richtlinie zur Förderung der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energiequellen im Elektrizitätsbinnenmarkt ... 45

2.7. Das Ökostromgesetz 2002... 50

2.8. Bedeutung der Wasserkraft für die österreichische Stromerzeugung ... 55

2.8.1. Geschichtliche Entwicklung der Wasserkraft in Österreich ... 61

2.8.2. Potentiale der Wasserkraft in Österreich... 63

2.8.3. Vorteile und Chancen der Wasserkraft für Österreich ... 64

2.8.4. Ausblick und Entwicklung der Wasserkraftnutzung in Österreich... 68

3. Theoretische Analyse der Europäischen WRRL im Hinblick auf die Stromversorgung... 71

3.1. Exkurs: Teilnahme an einer Besprechung in der Wirtschaftskammer OÖ über die Umsetzung der WRRL ... 76

4. Überprüfung der WRRL bei 2 Kraftwerken ... 82

4.1. Verfahren zur Ermittlung von Mindestabflüssen ... 86

4.1.1. Der Biotop-Abfluss-Ansatz... 87

4.1.2. Der Ökohydrologische Ansatz ... 89

4.1.3. Allgemeine Schritte zur Ermittlung von Qmin... 90

4.1.4. Ermittlung von Qmin für die zu überprüfenden Kraftwerke ... 93

4.2. Fischwege ... 94

4.2.1. Wanderungstypen heimischer Fischarten... 94

4.2.2. Kontinuumsunterbrechungen und deren Folgen ... 95

4.2.3. Bautypen von Fischaufstiegshilfen ... 96

4.2.4. Grundlegendes Konzept von Fischaufstiegshilfen... 98

(9)

4.3. Ermittlung der maximalen Auswirkungen der WRRL auf ein KWKW (Laufkraftwerk) ... 100 4.4. Ermittlung der maximalen Auswirkungen der WRRL auf ein Speicherkraftwerk ... 113 4.5. Auflistung der Ergebnisse... 120 4.6. Ableitung der betriebswirtschaftlichen Konsequenzen aus den Ergebnissen ... 121 4.7. Berechnungen für ein weiteres KWKW (Laufkraftwerk) ... 124

5. Zusammenfassung und Diskussion hinsichtlich der

Auswirkungen auf Gesamtösterreich... 132

Literaturverzeichnis ... 135

(10)

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Anlagenteile eines Laufwasserkraftwerkes... 28

Abbildung 2: Gesamtanlage eines Laufwasserkraftwerkes... 29

Abbildung 3: Vertikale und horizontale Turbine in einem Laufkraftwerk ... 30

Abbildung 4: Anlagenteile eines Speicherkraftwerkes ... 32

Abbildung 5: Gesamtanlage eines Speicherkraftwerkes... 33

Abbildung 6: Anlagenteile eines Pumpspeicherkraftwerkes... 37

Abbildung 7: Aus dem Generator wird ein Motor... 37

Abbildung 8: Turbinen- und Pumpbetrieb in einem Pumpspeicherkraftwerk... 38

Abbildung 9: Laufrad einer Kaplan-Turbine... 41

Abbildung 10: Vertikaler Einbau einer Kaplan-Turbine ... 41

Abbildung 11: Kaplan-Turbine ... 42

Abbildung 12: Schnecke und Laufrad einer Francisturbine ... 43

Abbildung 13: Laufrad einer Pelton-Turbine... 44

Abbildung 14: Beiträge der Mitgliedsstaaten zur Erreichung des 22,1 % Ziels... 46

Abbildung 15: Anteil der Wasserkraft an der Gesamterzeugung 2001 ... 49

Abbildung 16: Erzeugungskoeffizienten der Laufkraftwerke in Österreich 2001... 49

Abbildung 17: Zielanteile und Unterstützungssystem laut Ökostromgesetz ... 52

Abbildung 18: Zwischenziele des Ökostromgesetz... 52

Abbildung 19: Installierte Wasserkraftkapazität auf Ebene der Kontinente... 55

Abbildung 20: Wasserkraftanteil europäischer Länder ... 56

Abbildung 21: Stromerzeugnisstruktur Österreich 2000 ... 57

Abbildung 22: Wasserkraftwerke Österreichs mit einer Leistung über 10 MW ... 60

Abbildung 23: Kraftwerke der ENERGIE AG Oberösterreich im Überblick ... 61

Abbildung 24: Wasserkraftpotential weltweit ... 63

Abbildung 25: Wasserkraftpotentiale Österreichs im Jahr 2000 ... 64

Abbildung 26: Idealisierte Ausleitungsstrecke ... 89

Abbildung 27: Schema zur Ermittlung von Qmin nach LAWA... 92

Abbildung 28: Funktionsweise einer Fischschleuse sowie Praxisbeispiel... 96

Abbildung 29: Funktionsweise eines Fischaufzuges sowie Beispielbild ... 97

(11)

Abbildung 30: Darstellung eines Umgehungsgerinnes sowie Beispielbild ... 98

Abbildung 31: Turbinen im KWKW (Laufkraftwerk) ... 100

Abbildung 32: Aufteilung des Wasserdargebots ohne zusätzl. Restwasserabgabe . 103 Abbildung 33: Aufteilung des Wasserdargebots mit zusätzl. Restwasserabgabe .... 105

Abbildung 34: Schwankungen im Wasserdargebot ... 106

Abbildung 35: Schwankungen im Wasserdargebot des KWKW 1995 - 1999... 107

Abbildung 36: Wasserdargebot und –nutzung des KWKW (Laufkraftwerk) ... 111

Abbildung 37: Das Maschinenhaus des Speicherkraftwerkes ... 113

Abbildung 38: Wasserdargebot und –nutzung des Speicherkraftwerks ... 120

Abbildung 39: Das KWKW... 125

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Umsetzungsfristen der WRRL... 16

Tabelle 2: Klassifizierung der Wasserkraftanlagen nach westlichen Merkmalen ... 26

Tabelle 3: KWKW-Anlagen in Oberösterreich ... 40

Tabelle 4: Zielwerte der EE-RL für Österreich ... 47

Tabelle 5: Auflistung der Berechnungsergebnisse ... 121

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Abkürzungsverzeichnis

a Jahr ABl. Amtsblatt Abs. Absatz

AEo oberirdisches hydrologisches Einzugsgebiet Art. Artikel

BGBl Bundesgesetzblatt

ca. cirka

dgl. dergleichen

d. h. das heißt

dztg. derzeitige

EE-RL Richtlinie zur Förderung der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energiequellen im Elektrizitätsbinnenmarkt

ElWOG Elektrizitätswirtschafts- und -organisationsgesetz

EnFG Energieförderungsgesetz 1979

EPL Engpassleistung

etc. et cetera

EU Europäische Union

EVN Energieversorgung Niederösterreich AG evt. eventuell

EVU Energieversorgungsunternehmen

f. und die Folgende

ff. und die Folgenden

gem. gemäß

ggf. gegebenenfalls GWh Gigawattstunden GWh/a Gigawattstunden pro Jahr

hf Fallhöhe

HMWB heavily modified waterbody (erheblich veränderter Wasserkörper)

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Hrsg. Herausgeber hrsg. herausgegeben km² Quadratkilometer kW Kilowatt

kWh Kilowattstunde KWKW Kleinwasserkraftwerk l Liter

LAWA Länderarbeitsgemeinschaft Wasser m Meter

m/s Meter pro Sekunde

m³ Kubikmeter

m³/a Kubikmeter pro Jahr

m³/kWh Kubikmeter pro Kilowattstunde Mio. Millionen MNQ mittleres jährliches Niederwasser

MNQMonat mittleres jährliches Niederwasser bezogen auf den jewei-

ligen Monat

MNQSo mittleres jährliches Niederwasser bezogen auf das hydro- logische Sommerhalbjahr vom 1.5. bis 31.10.

MNQWi mittleres jährliches Niederwasser bezogen auf das hydro- logische Winterhalbjahr vom 1.11. bis 30.4.

MQ Mittelwasserabfluss MW Megawatt

NGO Non Governmental Organisation, Nichtregierungsorganisa- tion

NQ Niedrigwasserabfluss

ÖBB Österreichische Bundesbahnen

OÖ Oberösterreich

o. S. ohne Seitenangabe

p.a. per anno (pro Jahr)

Pkt. Punkt

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QA Ausbauwassermenge

Qmin Pflichtwasserabgabe/Mindestwasserabgabe

RAV Regelarbeitsvermögen rd. rund

s Sekunde

sog. so genannte(n)

Tmin Mindestwassertiefe

TWh Terrawattstunden

u. a. unter anderem

ÜLT Überlauftage

usw. und so weiter

v. a. vor allem

vm mittlere Querschnittsgeschwindigkeit, Quotient von Durchfluss zu durchflossener Fläche

WRRL Wasserrahmenrichtlinie

z. T. zum Teil

zB zum Beispiel

zusätzl. zusätzliche(n)

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1. Die Europäische Wasserrahmenrichtlinie (WRRL)

1.1. Allgemeines

Am 23. Oktober 2000 erließ die Europäische Union die Richtlinie 2000/60/EG des Europäischen Parlaments und des Rates zur Schaffung eines Ordnungsrahmens für Maßnahmen der Gemeinschaft im Bereich der Wasserpolitik (Wasserrahmenricht- linie), welche am 22. Dezember 2000 mit der Veröffentlichung im Amtsblatt der Europäischen Union in Kraft trat.

Neben vielen anderen Gründen ist eine der wesentlichsten Erwägungen für die Ent- wicklung der WRRL die Tatsache, dass „Wasser (…) keine übliche Handelsware, sondern ein ererbtes Gut [ist], das geschützt, verteidigt und entsprechend behandelt werden muss.“¹

Die erlassene Richtlinie soll dem Schutz aller Arten von Gewässern – egal ob Flüsse, Seen, Küstengewässer oder Grundwasser – dienen. Dafür wurden hohe Ziele festge- legt, welche dazu führen sollen, dass bis zum Jahr 2015 eine gute Beschaffenheit aller Gewässer erreicht wird. Die Einstufung des ökologischen Zustandes erfolgt da- bei in die fünf Klassen sehr gut, gut, mäßig, unbefriedigend und schlecht.

Weiters stellt die WRRL ein System zur Bewirtschaftung für die Einzugsgebiete von Flüssen auf, welches unter anderem die Tatsache berücksichtigt, dass Wasser- systeme an politischen Grenzen nicht Halt machen. Das erfordert natürlich zwischen allen betroffenen Ländern und Staaten, die an Gewässer angrenzen, eine grenzüber- schreitende Zusammenarbeit.

1 Vgl. Richtlinie 2000/60/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 23. Oktober 2000 zur Schaffung eines Ordnungsrahmens für Maßnahmen der Gemeinschaft im Bereich der Wasserpolitik, ABl. L 327 vom 22.12.2002, S. 1.