Die Geschichte der Wasserkraft - Vom Wasserrad zur Megaturbine

Vor 3500 Jahren – Wasserräder dienen der Bewässerung

Die ersten durch Wasserkraft angetriebenen Maschinen waren Wasserschöpfräder, die mittels einer speziellen Konstruktion Wasser aus einem Fluss schöpften, um es über Rohrleitungen auf die Felder zu leiten. Diese Technik wurde vermutlich schon vor 3500 Jahren in Mesopotamien (heute Irak) zur Feldbewässerung angewandt und ist auch aus Indien und China bekannt.

Vor 2000 Jahren – Wasserräder treiben Mühlen an

Griechen und Römern ist es zu verdanken, dass sich die Einsatzmöglichkeiten der Wasserräder fortentwickelten. Im 2. Jahrhundert vor Christus ersannen sie eine Technik, die es erlaubte, durch die Drehbewegung des Wasserrads schwere Mühlsteine anzutreiben. Mit den Römern gelangte diese Technik nach Deutschland. Die erste bekannte Wassermühle hierzulande stand im 6. Jahrhundert in der alemannischen Siedlung Mittelhofen bei Lauchheim.

Mittelalter – Daumenwelle ermöglicht Maschinen

Im 8. Jahrhundert gelang eine Erfindung, die die Einsatzmöglichkeiten der Wasserkraft revolutionierte: Die sogenannte Daumenwelle. Sie ermöglichte es, die Drehbewegung des Wasserrads in eine Hin- und Herbewegung zu verwandeln. Dadurch ließen sich nun viele mechanische Werkzeuge per Wasserkraft betreiben: Schleifereien und Schmiedehämmer, Sägen in Sägewerken und später auch mechanische Webstühle. Während des gesamten Mittelalters und weit bis ins 19. Jahrhundert hinein hatten Wasserräder eine herausragende Stellung als Antriebsquellen. Um 1850 gab es in Deutschland schätzungsweise 100.000 von ihnen.

Neuzeit – Aus Wasserrädern werden Turbinen

Dem englischen Bauingenieur John Smeaton war es 1769 gelungen, ein Wasserrad aus Gusseisen herzustellen. Das war eine wesentliche Voraussetzung der Industriellen Revolution. Denn das neuartige Wasserrad war um ein Vielfaches belastbarer und konnte eine größere Leistung bringen. Damit konnten nun kleine Fabriken mit Dutzenden Webstühlen oder anderen Geräten betrieben werden. Die eisernen Wasserräder erhielten nach Erfindung der Dampfmaschine zunehmend Konkurrenz, da aber Kohle anfangs knapp und teuer war, rentierte sich der Einsatz von Wasserkraftwerken weiterhin. Erst als Kohle im Laufe des 19. Jahrhunderts immer billiger wurde, stiegen viele Fabrikanten auf Dampfmaschinen um, weil diese leistungsfähiger und nicht mehr an die Nähe eines Flusses gebunden waren.

1827 – Die erste Wasserturbine

1827 hatte der französische Ingenieur Benoît Fourneyron die erste funktionsfähige Wasserturbine entwickelt. Anders als beim Wasserrad, das durch horizontal fließendes Wasser angetrieben wird, wird das Wasser bei der Turbine von oben auf eine Art Propeller geleitet, der dadurch zu rotieren beginnt. Diese Technik ermöglichte es, größere Wassermengen und höhere Gefälle auszunutzen und die Leistungsfähigkeit im Vergleich zu Wasserrädern deutlich zu erhöhen.

1849 – Entwicklung der Francis-Turbine

1849 wurde die Wasserturbine von dem amerikanischen Ingenieur James B. Francis zur gleichnamigen Francis-Turbine weiterentwickelt. Das Wasser wird hierbei durch verstellbare Leitschaufeln seitlich auf das Laufrad der Turbine geleitet. Anfänglich wurden diese Turbinen in einem meist rechteckigen Schacht verbaut. Später wurde, zur besseren Verteilung des Wasserzuflusses auf die Turbine, ein schneckenförmiges Gehäuse, die sogenannte Spirale montiert. Dieser Turbinentyp wird bis heute in vielen Wasserkraftwerken verbaut.

1880 – Erster Strom aus Wasserkraft

Als 1866 Werner von Siemens auch noch den elektrodynamischen Generator erfand, eröffnete sich plötzlich eine ganze neue Nutzungsmöglichkeit der Wasserkraft – die Umwandlung in elektrischen Strom. 1880 entstand im englischen Northumberland das erste Wasserkraftwerk, mit dem sich Strom erzeugen ließ, und 1895 ging an den berühmten Niagarafällen in den USA das erste Großkraftwerk der Welt ans Netz.

1905 – Erstes RWE-Wasserkraftwerk

Auch in Deutschland waren Wasserkraftwerke neben Dampfmaschinenkraftwerken anfangs die wichtigsten Stromlieferanten. Maßgeblichen Anteil am Ausbau der Wasserkraft hatte RWE. Als eines der ersten Wasserkraftwerke der Welt ging 1905 das heutige RWE-Kraftwerk in Heimbach in der Nordeifel in Betrieb. Mit 12 Megawatt war es damals das größte Wasserkraftwerk Europas und mit seinem verspielten Jugendstilbau wohl auch das schönste. Es versorgte den gesamten Regierungsbezirk Aachen mit Strom. Das Kraftwerk ist bis heute in Betrieb. 1975 wurde es modernisiert, sodass es heute eine installierte Leistung von 16 Megawatt hat.

1913 – Entwicklung der Kaplan-Turbine

1913 entwickelte der österreichische Professor Viktor Kaplan ein neues Turbinenkonzept. Dieser Turbinentyp ähnelt einer Schiffsschraube mit verstellbaren Schaufeln. Dadurch, dass je nach Bauform sowohl Leit-, als auch Laufschaufeln der Kaplanturbine verstellbar sind - man spricht dann von einer doppeltregulierten Turbine - erreichen solche Anlagen sehr hohe Wirkungsgrade, auch bei schwankenden Wassermenge oder Fallhöhen. Heute werden diese Turbinen sehr oft in Laufwasserkraftwerken eingesetzt.

1923 – Übernahme der Lechwerke

Das noch junge Rheinisch-Westfälische Elektrizitätswerk entwickelte in den frühen 20er Jahren des letzten Jahrhunderts die visionäre Strategie, die immer häufiger und ausgeprägter auftretenden Lastspitzen im Versorgungsgebiet durch Wasserkraftwerke in Süddeutschland abzufangen. Der Ausbau der eigenen Wasserkraftkapazitäten beginnt 1923 mit der Übernahme der 1903 gegründeten Lech-Elektrizitätswerke AG, Augsburg. Bis heute ist die Lechwerke AG mit Ihren 35 Wasserkraftwerken im Mehrheitsbesitz der RWE AG.

1923 – Übernahme der Elektrizitäts-Aktien-Gesellschaft

Die Übernahme der Elektrizitäts-Aktien-Gesellschaft vorm. W. Lahmeyer & Co. (EAG), Frankfurt, die noch 25 Jahre zuvor Gründerin des RWE war, bedeutet den entscheidenden unternehmerischen Schritt zum Aufbau eines überregionalen Stromverbundnetzes. Nach der Übernahme durch das RWE nimmt die EAG ihre Bautätigkeit wieder auf: Sie plant und errichtet große Talsperren und Wasserkraftanlagen, u.a. das 1930 in Betrieb genommene Pumpspeicherkraftwerk Koepchenwerk (132 MW) bei Herdecke.

1924 – Bau der Nord-Süd-Verbundleitung

Um die Wasserkraft im Süden im RWE-Versorgungsgebiet nutzen zu können, folgt ab 1924 der Bau der Nord-Süd-Verbundleitung zwischen dem rheinischen Braunkohlenrevier bei Köln und den Wasserkraftanlagen in den Alpen und am Oberrhein. Sie ermöglicht nach ihrer Inbetriebnahme 1930 durch Hochspannungsübertragung (erstmals in Europa 220 kV) den Stromaustausch mit süddeutschen Energieversorgern wie dem Badenwerk. Erstmals wird nun der energetisch günstige Verbundbetrieb zwischen Braunkohle (Grundlast) und den alpinen Wasserkräften (Spitzenlast) möglich. Diese Leitung wird zum Rückgrat des heutigen Hochspannungsnetzes.

1927-1930 – Bau des Koepchenwerks in Herdecke

Historisch bedeutsam ist auch das RWE-Pumpspeicherkraftwerk in Herdecke, das nach seinem Erbauer benannte Koepchenwerk. Es wurde zwischen 1927 und 1930 am Hengsteysee bei Herdecke an der Ruhr errichtet und 1989 durch ein neues Kraftwerk direkt daneben ersetzt. Hauptaufgabe des Werkes war es, in Zeiten großer Nachfrage elektrische Spitzenenergie bereitzustellen. In lastschwachen Zeiten, meist nachts, wurde Wasser aus dem Hengsteysee in das höher gelegene Speicherbecken gepumpt und konnte dann bei Bedarf innerhalb von Minuten wieder elektrische Energie bereitstellen.

1931 – Schluchseewerk AG nimmt Betrieb auf

Die 1928 gemeinsam mit dem Badenwerk gegründete Schluchseewerk AG, Freiburg, nimmt die erste Stufe ihres dreiteiligen Speicherkraftwerksystems, die Staustufe Häusern, im Schwarzwald in Betrieb. 1943 folgte dann die Staustufe Witznau, 1951 war die Schluchseegruppe mit der Staustufe Waldshut komplett. In den Alpen liefert das Vermuntwerk der Vorarlberger Illwerke AG, Bregenz, den ersten Strom. Das RWE, über die KAWAG beteiligt, nimmt große Teile der Erzeugung ab. Über die gleichzeitig fertiggestellte Nord-Süd-Verbundleitung beginnt der Stromaustausch zwischen den rheinischen Braunkohlekraftwerken und den süddeutschen und alpinen Wasserkraftanlagen. Die Schluchseewerk AG, seit 2006 mit Sitz in Laufenburg, ist zu 50% im Besitz der RWE Power AG. Sie hat 2004 die Betriebsführung der Rheinkraftwerk Albbruck-Dogern AG übernommen.

1933 – Kraftwerk Baldeney liefert ersten Strom

1933 geht das Kraftwerk Baldeney am gleichnamigen See im Süden Essens in Betrieb. Der Baldeneysee, vom Ruhrverband ursprünglich als Absetzbecken zur Reinigung der Ruhr von Schwebstoffen errichtet, zählt heute zu den schönsten Plätzen in Essen.

1934 – Ausbau der „weißen Kohle“

Prognosen, dass mittelfristig mit einer Erschöpfung der Vorräte im rheinischen Braunkohlenrevier zu rechnen ist, motivieren das RWE, noch stärker Wasserkräfte für die Stromerzeugung zu nutzen: Am Oberrhein nimmt das Laufwasserkraftwerk der Rheinkraftwerk Albbruck-Dogern AG (RADAG), Waldshut/Baden, (1930 mit Schweizer Beteiligung gegründet, RWE 75 %) seinen Betrieb auf. 1935 speist das Kraftwerk Klingnau der Schweizer Aarewerke AG, Aarau, erstmals Strom in das RWE-Verbundnetz. In den folgenden zehn Jahren baut das RWE mit der Erweiterung bestehender Anlagen und mit neuen Beteiligungen seine Stromerzeugung aus der "weißen Kohle" weiter aus.

1951 – Inbetriebnahme Kraftwerk Koblenz

Bereits 1941 wurde mit dem Bau der Staustufe Koblenz zur Schiffbarmachung der Mosel begonnen. Durch die Wirren des Krieges musste der Bau unterbrochen werden und konnte erst 3 Jahre nach Kriegsende fortgesetzt werden. Das Kraftwerk Koblenz ging 1951 als erstes Moselkraftwerk mit 4 senkrechten Kaplanmaschinen und einer Leistung von 16 MW ans Netz. In den Jahren 1959 bis 1966 folgten die Kraftwerke Lehmen bis Trier. Die 10 RWE Kraftwerke an der Mosel haben mit ihren 40 Maschinen eine Gesamtleistung von 180 MW.

1956 – Schiffbarmachung der Mosel

In einem Staatsvertrag vereinbarten am 27. Oktober 1956 die Bundesrepublik Deutschland, die französische Republik und das Großherzogtum Luxemburg, die Mosel zu einer Großschifffahrtsstrasse auszubauen. In den folgenden Jahren 1958 – 1964 wurden 271 km zwischen Koblenz und Diedenhofen mit 14 Staustufen ausgebaut. Davon liegen 10 im deutschen Bereich der Mosel (206 km) zwischen Koblenz und Trier und 2 Stufen (Grevenmacher und Palzem) an der 36 km langen deutsch-luxemburgischen Grenze. Während die Wasserstraße durch die Behörden der betreffenden Länder ausgebaut wurde, errichtete die damalige Moselkraftwerke GmbH, eine 100% Tochtergesellschaft des RWE, zwischen Koblenz und Trier 9 Laufkraftwerke. Alle Anlagen wurden – ausgenommen die Anlage Koblenz (Bauzeit 1941 – 51) – mit doppelt regulierbaren Kaplan - Rohrturbinen und umströmten Generatoren ausgerüstet. Die Ausbauwassermenge an jedem Kraftwerk beträgt 400 m³/s, die Gesamtleistung 180.000 kW und die durchschnittliche Jahresarbeit beträgt 800 Mio. kWh.

1959 – Baubeginn des Kraftwerks Vianden

Die 1951 gegründete Société Electrique de l'Our (SEO), an der das Großherzogtum Luxemburg und RWE Power jeweils 40,3% der Aktien halten, erhält 1958 durch einen Staatsvertrag zwischen dem Großherzogtum Luxemburg und dem Land Rheinland-Pfalz in Trier die rechtliche Grundlage zur Errichtung des Pumpspeicherkraftwerks Vianden am Deutsch-Luxemburgischen Grenzfluss Our. Bereits nach kurzer Bauzeit gehen in den Wintermonaten der Jahre 1962 und 1963 die ersten vier Maschinensätze des Kraftwerks ans Netz. Ein Jahr darauf folgen weitere fünf Maschinensätze und am 17. April 1964 die offizielle Einweihung des Kraftwerks Vianden. Durch Verträge zwischen dem Großherzogtum Luxemburg, der SEO und RWE wird die Versorgung des Kraftwerks mit Pumpstrom, aber auch dessen exklusiver Einsatz durch RWE für 99 Jahre festgeschrieben.

1970 – Erweiterung des Pumpspeicherkraftwerkes Vianden

1970 wird mit den Bauarbeiten zur Erweiterung des Kraftwerks Vianden begonnen, die mit der Fertigstellung der Maschine 10 im Herbst 1976 beendet werden. Erst jetzt erfolgt die endgültige Inbetriebnahme des Kraftwerks.

1973 – Schiffbarmachung der Saar

1973 entschied die damalige Bundesregierung die Saar zu einer Großschifffahrtsstraße auszubauen. Mit dem Saarkrafwerke-Vertrag von 1977 wurde die Errichtung der Kraftwerke Schoden, Serrig, Mettlach und Rehlingen durch die Moselkraftwerke GmbH, einer Tochter des RWE, vertraglich geregelt. Nach Baubeginn im September 1979 ging im Jahr 1982 das Kraftwerk Schoden als erstes Saarkraftwerk in Betrieb. In den 80er Jahren wurde der Bau der übrigen Saarkraftwerke beschlossen und durchgeführt.

1985 - 1989 – Bau des Pumpspeicherkraftwerks Herdecke

1981 kam es während des Betriebs zu einem Riss im Gehäuse von Pumpe 1 des Koepchenwerks. Untersuchungen zeigten, dass auch die anderen Maschinensätze schadhafte Stellen aufwiesen, weshalb RWE 1981 entschied, das Koepchenwerk durch einen Neubau zu ersetzen. Die 4 Maschinensätze der Altanlage  wurden, nach kurzem Parallelbetrieb, durch die moderne Pumpturbine des neuen PSW Herdecke ersetzt. Seit der feierlichen Inbetriebnahme 1989 ist das Pumpspeicherkraftwerk Herdecke im Einsatz.