Klassische Wasserkraft ist in Deutschland ausgereizt. Nur drei Prozent des Strommixes kommt aus Stauseen und Flüssen. Ein weiterer Ausbau ist schwierig, weil der Eingriff in die Umwelt beim Bau einer Talsperre oder eines Wehrs einfach zu groß ist. Obwohl: Das Nein zu neuen Wasserkraftwerken gilt nur für die klassische Bauweise. Wasser fällt nach unten, die dabei freiwerdende potenzielle Energie treibt eine Turbine an. Es gibt aber noch eine zweite, bisher nicht genutzte Möglichkeit: die kinetische Energie – vereinfacht gesagt: die Fließgeschwindigkeit – des Wassers. Wenn man kleine Rotoren mit Generatoren im Fluss verankert, kann man große Mengen Energie erzeugen, indem man viele solcher Anlagen zu “Schwärmen” verbindet. Das Aufstauen des Flusses ist nicht notwendig, der Eingriff in die Umwelt minimal. Einige Startups haben das schon versucht, aber alle sind gescheitert.
Technik aus E-Scootern
Energyminer möchte es nun besser machen. Dr. Georg Walder und Dr. Richard Eckl haben das Unternehmen 2021 gegründet. Gemeinsam mit Chantel Niebuhr und einem wachsenden Team entwickeln sie die Technologie kontinuierlich weiter. Vieles spricht dafür, dass sie den Durchbruch für die kinetische Wasserkraft schaffen. Da ist das neue technische Konzept, das mit Niederspannungen unter 60 Volt arbeitet – das sorgt nicht nur für Sicherheit, sondern auch für Kosteneffizienz. Die elektrischen Komponenten entlehnen die Gründer aus E-Bikes und E-Scootern, das drückt die Kosten auf ein Zehntel im Vergleich zu früheren Konzepten. Der Energyfish wird in der Strömung verankert und schwimmt wie ein Fisch im Wasser, daher der eingängige Name. Ein Energyfish wiegt um die 150 Kilogramm und kann von vier kräftigen Personen auch an entlegene Flussabschnitte getragen und in Betrieb genommen sowie wieder abgebaut werden, wenn die Genehmigung erlischt. Auch Umweltschützer sind zufrieden. Große Fische werden von Gittern abgehalten, kleine Fische kommen heil durch den Rotor, weil dieser sich nur langsam dreht.
„Wir sind Ingenieur:innen und kennen uns bestens mit Mechanik und Elektrotechnik aus“, sagt Georg Walder, „von IoT, Cloud und Webentwicklung haben wir aber wenig Ahnung.“ Das Gründerteam brauchte also dringend Unterstützung und wandte sich an AWS, das kreuzwerker empfahl. Der Vorteil für Energyminer: AWS hat den Arbeitsaufwand von kreuzwerker finanziell unterstützt – ein Modell, das jungen Unternehmen den Einstieg in die Cloud erleichtern soll.
Aus dem Wasser in die Wolke
Am Flussufer greifen das Knowhow von Energyminer und das Knowhow von kreuzwerker ineinander. Über die Powerline – also per “huckepack” über das Energiekabel – übermitteln die Energyfische Sensordaten wie Wassertemperatur, Rotordrehzahl oder die momentane Leistung zu einer Basisstation am Ufer, die sich ein Dutzend Energyfische teilen. Von dort geht es per 5G-Mobilfunk in die AWS-Cloud, wo die Daten analysiert und gespeichert werden. Diese IoT-Plattform hat kreuzwerker gebaut. „Entscheidend war die Entwicklung eines Datenschemas sowie eines Konzeptes für die Datenübertragung“, sagt Peer Müller, Team-Manager bei kreuzwerker. Wann werden wie oft welche Daten übertragen: darüber habe man sich detaillierte Gedanken gemacht – in diesem Projekt wie auch in vielen anderen Projekten, wo kreuzwerker solche IoT-Plattformen schon umgesetzt habe. „Voraussetzung ist immer, dass man die Anwendung versteht“, so Müller, „und das geht nur im Team mit dem Kunden.“
Aus den Informationen in der Cloud lassen sich KPIs extrahieren, etwa die Menge der erzeugten Energie über die Zeit sowie die Standorte der verschiedenen Energyfische, die auf einer Kartenansicht dargestellt werden. kreuzwerker hat ein einfaches Dashboard erstellt, das über eine Weboberfläche die wichtigsten Informationen anzeigt. In einem nächsten Schritt möchten die Partner ein aufwendigeres Dashboard bauen, das weitergehende Funktionen enthält. Das könnten Diagnosedaten sein, die den Ausfall eines Verschleißteils ankündigen.
100 Fische für 470 Haushalte
Noch stammen die Daten für das Dashboard aus einer Simulation, denn derzeit (November 2023) ist erst ein Energyfish in Betrieb, und zwar an der Kraemer’schen Kunstmühle im Auer Mühlbach in München. Dort läuft alles reibungslos, nun sollen die Energyfische in Serie gehen. Für mehrere Standorte in Bayern wurden die Genehmigungsverfahren gestartet. Weil grundsätzlich keine Gesetze etwa aus dem Wasserrecht gegen den Betrieb sprechen, rechnet Georg Walder mit zügigen Zusagen. „Die Ämter waren erst überrascht, weil sie so etwas nicht kannten, inzwischen ist das Interesse aber groß und die Rückmeldung positiv.“ Ein Schwarm von 100 Energyfischen, verteilt auf einen Flussabschnitt von 400 Metern, versorgt bis zu 470 Haushalte rund um die Uhr. Dabei spart der Schwarm übers Jahr 2300 Tonnen CO2 ein. Das kann für eine Gemeinde eine erhebliche Entlastung für die CO2-Bilanz bedeuten.
Sobald die Genehmigungen vorliegen, werden im Frühjahr die ersten Anlagen aufgebaut. Danach soll es Schlag auf Schlag gehen, mit weiteren Standorten im deutschsprachigen Raum, dann in Europa und später über ein Lizenzmodell in aller Welt. In zehn Jahren möchte Energyminer ein Gigawatt elektrische Leistung installiert haben – und damit ein großes Kernkraftwerk ersetzen. kreuzwerker hat die IoT-Plattform mit einem Data-Lake und einer Serverless-Plattform so angelegt, dass sie beliebig mitwächst. Peer Müller: „Tausende, zehntausende oder noch viel mehr Energyfische lassen sich über die Plattform steuern, ohne dass diese an ihre Grenzen kommt. Dann wird sich auszahlen, dass wir auf serverless gesetzt haben.“ kreuzwerker achte immer darauf, so Müller weiter, dass der Kunde die Plattform selbst betreiben könne. „Wir wollen Kunden nicht abhängig machen, sondern leisten mit unserer Beratung Hilfe zur Selbsthilfe.“
Basis für Bürgerenergie
Georg Walder ist optimistisch, dass das Geschäftsmodell von Energyminer erfolgreich sein wird. In einem Referenzszenario errechnete sein Team Kosten von 4,4 Cent pro Kilowattstunde. Derzeit gibt es in Deutschland für die Einspeisung einer Kilowattstunde über 12 Cent – ein guter Gewinn also, den Energyminer direkt in neue Anlagen investieren möchte. Im Gegensatz zu anderen Startups, die mit ähnlichen Konzepten der kinetischen Wasserkraft gescheitert sind, wird Energyminer seine Anlagen nämlich nicht verkaufen, sondern selbst betreiben. Georg Walder verspricht:
„Ob Unternehmen oder Bürger – jeder kann investieren und bekommt eine garantierte Rendite. Mit kreuzwerkers technischer Expertise sowie Infrastruktur und Managed Services von AWS werden wir diese Vision auch weiterhin verfolgen.”