Svævende ‘strømfisk’ i Rhinen skal håndtere mørke vindstille dage

En usynlig kraftcentral under vandoverfladen

Mens vindmøller står stille og solpaneler ingen nytte gør på grå, vindstille dage, jager en tysk startup en helt ny energikilde – skjult under vandoverfladen. I et sving af Rhinen ved Sankt Goar vil virksomheden Energyminer sætte en sværm af 124 flydende minivandkraftværker i drift, der skal levere strøm døgnet rundt, præcis når andre vedvarende energikilder svigter.

Den, der står på bredden ved Sankt Goar og kigger ud over Rhinen, ser grønt strømmende vand og travl skibstrafik. Men under den tilsyneladende rolige overflade skal der inden længe arbejde en helt ny energiinstallation – et såkaldt sværmkraftværk bestående af snesevis af små turbiner.

Delstaten Rheinland-Pfalz har givet grønt lys til den første store prøveopstilling. I et sideløb af Rhinen skal 124 såkaldte Energyfish-moduler placeres. Tre enheder er allerede i testdrift i floden, 21 ekstra enheder udgør næste skridt, hvorefter den fulde sværm skal følge.

Tanken er at udnytte flodens naturlige strøm som en konstant, forudsigelig energikilde – helt uden dæmninger eller store stemmeværker.

Sådan fungerer én 'strømfisk'

Energyfish er en slags flydende turbin, der "rider med" på strømmen. Enheden forankres til flodsengen med et anker og hænger fuldstændig nedsænket under vand. Hver modul:

• måler cirka 2,8 gange 2,4 meter
• vejer omkring 80 kilo
• leverer under ideelle forhold op til 6 kilowatt effekt

Princippet er forholdsvist enkelt:

• Rotorbladene drejer rundt drevet af flodens naturlige strøm.
• En indbygget generator omsætter den rotation til elektricitet.
• Undervandskabler fører den producerede energi til bredden.
• Her føres strømmen ind i elnettet via et tilslutningspunkt.

Ifølge producenten kan en gruppe på 100 Energyfish-moduler levere cirka 1,5 gigawatttimer om året. Det svarer til elforbruget i 400 til 500 firepersonerhusstande. De forventede omkostninger pr. kilowattime ligger på niveau med moderne vindparker og solenergianlæg.

Hvorfor netop ved Sankt Goar ved Rhinen?

Ikke alle floder egner sig til denne type anlæg. Teknologien kræver en kraftig, stabil strøm og tilstrækkelig dybde uden for mange forhindringer eller skibstrafikproblemer. Strækningen ved Mellemrhinen nær Sankt Goar opfylder disse krav bemærkelsesværdigt godt.

Den snævre dal fungerer som en slags tragt, der presser vandet igennem og øger strømhastigheden. Den ligger typisk mellem 1,5 og 2 meter i sekundet. Ifølge Energyminer er det præcis det tempo, som turbinedesignene er optimeret til.

Teknologien blev grundigt testet på forhånd. I april 2023 placerede virksomheden sin første prøveinstallation i Auer Mühlbach i München. Siden da er både komponenter og software løbende blevet forbedret for at øge effektiviteten og gøre konstruktionen mere robust ved høje vandstande.

Vandkraft uden blokeringer: fokus på fiskebeskyttelse

At fylde floder med turbiner rejser naturligvis spørgsmål om natur og biodiversitet. Klassiske vandkraftværker med dæmninger forstyrrer ofte fiskenes trækruter og påvirker levesteder via ændrede vandstande og strømningsmønstre.

Energyminer forsøger at undgå dette med et anderledes designprincip – ingen dæmning, men løse moduler placeret i den eksisterende strøm. Virksomheden har udviklet et eget beskyttelsessystem, der holder fisk væk fra rotorerne og sikrer frie passager.

Forskning fra Technische Universität München konkluderede, at Energyfish-konfigurationen ikke udgør nogen trussel mod de vigtigste trækfisk i Rhinen og kun i minimal grad påvirker deres adfærd.

Den rapport spillede en afgørende rolle i godkendelsesprocessen. De regionale myndigheder ønsker nye former for vedvarende energi, men ikke en gentagelse af fejlene fra ældre vandkraftprojekter, hvor fisk i massevis omkom, og hele flodstrækninger blev forandret.

Sværmkraftværket som næste skridt i energiomstillingen

For Energyminer er Sankt Goar primært et storskala demonstrationsprojekt. Ifølge medstifter Richard Eckl er det nu, man skal bevise, at teknologien ikke kun virker i et laboratorium eller en lille bæk, men også kan køre rentabelt over længere tid i en stor flod.

Klimabeskyttelses- og energiminister i Rheinland-Pfalz, Katrin Eder, ser muligheder for en hel række lignende projekter. Hun forventer, at tilsvarende sværme kan etableres på andre egnede lokaliteter, så flere regioner kan drage fordel af det, hun kalder en effektiv form for strømproduktion.

Hvor kan flere 'strømfisk' ellers placeres?

Rhinen er langtfra den eneste flod med energirig strøm. Også Mosel, Weser og Elben transporterer dagligt enorme vandmasser med anvendelige strømhastigheder. I teorien udgør alle flodstrækninger med tilstrækkelig dybde og konstant strøm en mulig lokalitet.

Alligevel er storstilet udrulning ikke umiddelbart ligetil. Valget af placering afhænger af en række faktorer:

• minimum vanddybde for sikker installation
• tilstrækkelig høj gennemsnitlig strømhastighed
• plads ved siden af travle sejlruter
• regler om naturbeskyttelse og fredede områder
• tilgængelighed til vedligeholdelse og inspektion

Den nu udstedte tilladelse i Rheinland-Pfalz betragtes i branchen som en vigtig reference. Lykkes projektet teknisk og økonomisk, giver det argumenter over for andre tyske delstater og nabolande om at godkende tilsvarende ansøgninger.

Hvad det kan betyde på grå, vindstille dage

Et af de største problemer i energiomstillingen er den såkaldte 'mørke vindstille' – perioder med hverken sol eller vind. Her falder produktionen fra solparker og vindmøller markant, mens efterspørgslen på el sagtens kan være høj på grund af opvarmning og belysning.

Floder strømmer derimod altid, også under langvarig overskyet vejr uden vind. Effekten svinger langt mindre voldsomt end sol og vind. Det gør flowturbiner interessante som supplement i energimiksen – side om side med batterier, brint og efterspørgselsstyring.

Strømningsturbiner leverer ikke megaeffekt som store havvindparker, men kan som en slags 'baggrundsmusik' løbende tilføre kilowatttimer til nettet.

For netoperatører er stabile, forudsigelige energikilder attraktive. De reducerer behovet for at tænde gas- eller kulkraftværker, når vedvarende kilder svinger. På lang sigt kan det sænke både omkostninger og udledninger.

Tekniske og praktiske spørgsmål der stadig er åbne

Selv om de første resultater lyder lovende, er der stadig mange ubekendte. Langvarig eksponering for højvande, drivende træ, isdannelse og vibrationer fra skibstrafik kan forårsage slitage. Hvor ofte vedligeholdelse er nødvendig, og hvad det vil koste, må praksis vise.

Derudover er påvirkningen på flodmorfologi og sedimenttransport et opmærksomhedspunkt. En sværm på over hundrede objekter ændrer lokalt strømmønstret. Kombinationen med travl indlandsskibsfart kræver også omhyggelig planlægning – turbinerne må ikke forhindre sejlads og skal være tydeligt afmærket og overvåget.

For lokale beboere opstår andre spørgsmål: Hvor mange kabler skal lægges, hvordan ser tilslutningsstationerne på bredden ud, og hvad betyder det for udsigt og rekreation langs floden? Sådanne detaljer afgør ofte, om et projekt vinder bred folkelig opbakning.

Hvordan denne teknologi forholder sig til andre løsninger

Flowturbiner i floder vil med stor sandsynlighed ikke komme til at stå for en stor del af vores samlede strømproduktion. Det passer snarere som en byggesten i et bredere pakke: solpaneler på tage, store vindparker, geotermisk energi, lagring og energibesparelser.

Interessant er koblingen til lokale anvendelser. Tænk på direkte forsyning af ladestandere til elbiler langs floden eller levering af strøm til nærliggende jernbanestrækninger og industriområder. Korte kabeldistancer reducerer tab og gør projekter hurtigere rentable.

For dem, der følger energiomstillingen, viser Rhinen ved Sankt Goar frem for alt, hvor bredt spillefeltet er blevet. Ud over velkendte løsninger som vindmøller og solpaneler dukker nu også mindre oplagte kilder op – strømmende floder som stille, uafbrudte producenter af grøn strøm, gemt under overfladen.