Wasserkraft im Forschungs- und Entwicklungszentrum von Vattenfall – wo Tradition auf Innovation trifft

Mats Billstein, Vattenfalls Portfoliomanager für Wasserkraft im Forschungs- und Entwicklungszentrum in Älvkarleby, wirkt wie ein Riese, als er zwischen den verschiedenen Modellen in der größten Halle des Zentrums umhergeht. Das Licht aus den Fenstern an den Wänden und in der Decke glitzert im Wasser, das durch das Modell eines Wasserkraftwerks strömt, das Teil der hangarartigen Räumlichkeiten ist.

„Hier haben wir die Möglichkeit, groß angelegte Experimente durchzuführen“, sagt Billstein. „Aufgrund der Größe der Modelle sind die Ergebnisse sehr realitätsnah.“ 

Das Forschungs- und Entwicklungszentrum von Vattenfall ist ein Gebäude mit einer langen Geschichte. Der Betrieb wurde bereits 1943 aufgenommen, doch die ältesten noch erhaltenen Teile sind zehn Jahre jünger. Seitdem wurden neue Teile hinzugefügt, sodass die alten Räumlichkeiten ständig mit neuer Technologie in Berührung kommen: Hier streifen Roboterhunde frei auf den steilen Treppen des Hangars umher, und libellenähnliche Drohnen werden von der Dachterrasse des Bürogebäudes aus gestartet. Das Ziel ist es, die Drohnen unter anderem für Inspektionsrundgänge in unzugänglichen Umgebungen rund um Wasserkraftwerke oder zur Untersuchung von Turbinen von innen einzusetzen.   

Das Zentrum befindet sich in Älvkarleby, einer Kleinstadt in Mittelschweden, die vielleicht am besten für ihre hervorragenden Sportangelmöglichkeiten bekannt ist, aber auch ein ausgezeichnetes Umfeld für Energieforschung bietet. Die Nähe zum Fluss Dalälven, der ruhig direkt vor dem Empfangsbereich fließt, und das Wasserkraftwerk in der Stadt machten den Ort zu einer naheliegenden Wahl für den Standort des Zentrums. 

Global und lokal wichtig

Obwohl es im Laufe der Jahre Phasen gab, in denen der Fokus auf Kernkraft oder Windkraft lag, ist die Wasserkraft etwas, worauf die Beschäftigten hier immer wieder zurückkommen. Das hat natürlich einen Grund – diese Energiequelle ist nach wie vor eine der wichtigsten aus globaler Perspektive, aber vielleicht vor allem aus lokaler Sicht. Weltweit macht die Wasserkraft rund 15 Prozent der gesamten Energieerzeugung aus und ist die größte erneuerbare Energiequelle. Für Schweden liegt dieser Anteil bei über 40 Prozent.

Wie viele der Gebäude hier im Älvkarleby-Zentrum blickt auch die Wasserkraft auf eine lange Geschichte zurück. Bereits Ende des 19. Jahrhunderts wurden die Kraftwerke in größerem Umfang genutzt und wuchsen dann während eines Großteils der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts stetig weiter.

Verbesserung und Modernisierung

Wie bei vielen anderen Dingen, die es schon lange gibt, die sich bewährt haben und einwandfrei funktionieren, neigt man dazu, die Wasserkraft als selbstverständlich anzusehen. Die Technologie ist ausgereift und die Stromerzeugung stabil.

 „Ich sehe keine revolutionären technologischen Fortschritte in der Wasserkraft“, sagt Billstein. „Der Schwerpunkt liegt vor allem darauf, das zu verbessern und zu modernisieren, was schon so lange gut funktioniert, aber auch darauf, Lösungen für Dinge zu finden, die noch besser sein könnten.“

Im Betonlabor werden beispielsweise Tests mit alternativen Bindemitteln durchgeführt, um den CO₂-Fußabdruck dieses wichtigen Baustoffs in Wasserkraftwerken zu verringern. Der Beton wird gepresst, gebogen und gedehnt, um zu prüfen, ob er CO₂-intensivere und traditionell hergestellte Materialien ersetzen kann. 

In einer Halle ist die Kontur eines Aufschüttungsdamms zu sehen. Hier wurde ein 20 Meter breiter und vier Meter hoher Aufschüttungsdamm nach Standardverfahren errichtet. Mit einem großen Unterschied: Der Damm wies mehrere eingebaute Mängel auf. Ziel der Forscher war es, in diesem einzigartigen Blindversuch verschiedene zerstörungsfreie geophysikalische Methoden zur Dammüberwachung zu evaluieren. Nun ist der Damm abgebaut, die Ergebnisse werden ausgewertet und die Planung für den Bau des nächsten Testdamms läuft bereits.  

„Hier haben wir die Möglichkeit, groß angelegte Experimente durchzuführen“, sagt Billstein. „Aufgrund der Größe der Modelle sind die Ergebnisse sehr realitätsnah.“

Eine neue Art von Verschleiß

Gleichzeitig wird auch der Einsatz anderer, weniger kohlenstoffbasierter Schmierstoffe in Betracht gezogen, ebenso wie natürlich die Biodiversität, mit verschiedenen Lösungen für die Fischwanderung sowohl stromaufwärts als auch stromabwärts.

In einer angrenzenden Halle wird zudem ein großes Generatormodell getestet, indem es wiederholt gestartet und gestoppt wird. Ziel ist es, zu verstehen, wie sich Generatoren abnutzen, wenn die Wasserkraft zunehmend unregelmäßiger wird, da sie wetterabhängige Energiequellen ausgleicht.

„Der künftige Betrieb wird viel mehr Start- und Stoppvorgänge beinhalten, was den Verschleiß der Anlagen erhöhen wird. Wir müssen verstehen, wie dieser Verschleiß entsteht und was ihn verursacht. Dies wird uns helfen, die richtigen Anlagen zu dimensionieren und zu bestellen und es einfacher machen, die richtigen Komponenten zu verwenden, die dieser veränderten Betriebsweise gewachsen sind.“

Laborausstattung von Weltklasse

In der größten Halle sehen wir die großen Modelle. Wir besuchen die Werkstatt, wo einige Teile des Modells zusammengeschweißt und andere mit millimetergenauer Präzision zugeschnitten werden. Der Grundgedanke hinter dem Bau der großen Modelle ist es, die Umstände und Bedingungen so realitätsnah wie möglich nachzubilden.

„Darin unterscheiden wir uns von der akademischen Forschung“, sagt Billstein. „Unsere Forschung ist sehr praxisorientiert. Das meiste, was wir hier tun, wird auf die eine oder andere Weise umgesetzt werden. Ich beschreibe unsere Forschung meist als das Befüllen eines Werkzeugkastens. Je mehr Werkzeuge wir haben, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass wir die Probleme lösen oder die Anforderungen erfüllen können, die die Gesellschaft in verschiedenen Situationen an Vattenfall stellen wird.“ 

Was macht Ihnen an der Arbeit hier am meisten Spaß?

„Dieses Umfeld und diese Laborkapazitäten sind in ganz Schweden und vielleicht sogar in ganz Europa einzigartig. Das macht es so spannend und reizvoll. Wir sehen tatsächlich, wie die Ergebnisse unserer Forschung umgesetzt und praktisch genutzt werden.“