Mit Sedimenten umgehen

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Der letzte Teil der dreiteiligen Miniserie zum Thema "Sedimentmanagement" setzt sich mit möglichen Maßnahmen auseinander: Wie mit Sedimenten in der E-Wirtschaft umgehen?

Fließgewässer transportieren laufend Materialien – und zwar ganz schön viel: Bei der Bregenzerach sind das auf Höhe Kennelbach beispielsweise bis zu 900.000 Tonnen Sedimente pro Jahr (siehe auch Teil 2 dieser Miniserie). Jedes Hindernis im Wasserlauf führt dazu, dass sich Sedimente absetzen. „Das ist eine der großen Herausforderungen für viele der Wasserreservoirs weltweit: Ohne geeignete Maßnahmen verlanden sie stetig mehr. Sie verlieren erst Speicherkapazität und schließlich wird auch die Funktion beeinträchtigt“, erklärt Stefan Pfeifer, bei der illwerke vkw mit seinem Team für das Sedimentmanagement der Anlagen zuständig.

Sedimentmanagement - eine junge Wissenschaft

Der Umgang mit Sedimenten ist eine Querschnittsmaterie: Neben Wasser- bzw. Flussbau, Hydrologie, Morphologie, Geologie steuern etwa auch Bau-, Umwelt-, Energie- und Maschinenbau- und Elektrotechnik wichtige Daten bei. Noch gibt es Sedimentmanagement beispielsweise auch nicht als eigenes Lehrfach oder gar Studium. Entsprechende Kompetenz kommt daher aus beruflicher Erfahrung, intensiver Auseinandersetzung mit dem Thema und dem fachlichen Austausch. Die illwerke vkw arbeitet hier u.a. mit der ETH Zürich und anderen Kraftwerksbetreibern innerhalb Europas zusammen. In Behördenverfahren und internationalen Forschungsprojekten sowie der eingesetzten Anlagentechnik zeigt sich, dass die Konzepte der illwerke vkw zumindest in Mitteleuropa am fortschrittlichsten sind: Hier ist das Know-how im Sedimentmanagement über Jahrzehnte quasi organisch gewachsen.

Vom Gebirge bis in den See

Sedimentmanagement in Vorarlberg ist eine umfassende Thematik, die an Bachfassungen im hochalpinen Raum beginnt und sich bis im Bodensee erstreckt. Dabei gilt es allerdings verschiedenste Interessen zu berücksichtigen, u.a. seitens Ökologie, Fischerei, Limnologie, Hochwasserschutz, Wasser- und Energiewirtschaft. Auch die Europäische Wasserrahmenrichtlinie geht auf die Wichtigkeit der Sedimente ein: Stauanlagen müssen nicht nur für Wasser und Fische, sondern auch für Sedimente durchlässig sein. Hier ist die illwerke vkw mit ihren Anlagen auf einem guten Weg, auch wenn es vor allem zeitlich eine große Herausforderung ist. Gesetzgeber und Behörden geben im Sedimentmanagement klare Rahmen vor. So genannte Konzentrationsrichtwerte, orientieren sich an bekannten Hochwassersituationen bzw. an geringeren bis mittleren Frachten, die im konkreten Gewässer in der Natur vorkommen.

Wissen, was Sache ist - auch unter Wasser

„Das Wichtigste im Sedimentmanagement ist, dass man sich der Thematik bewusst ist – und zwar in Planung, Umsetzung und Betrieb“, so Stefan Pfeifer. Für den optimierten Betrieb werden bei der illwerke vkw Speicher und Stauanlagen regelmäßig vermessen, hier kommen inzwischen auch Drohnen zum Einsatz. Auch die Situation unter Wasser wird kontinuierlich beobachtet. Dank dieses umfassenden Monitorings sind erforderliche Maßnahmen absehbar und können rechtzeitig mit Sachverständigen und Behörden abgestimmt werden.

Denn alles, was die illwerke vkw außerhalb des normalen Betriebs tut, ist nach verschiedenen Rechtsmaterien bewilligungspflichtig. So gibt der Unterausschuss für Talsperrenüberwachung z. B. vor, dass Bauteile, die sonst unter Wasser sind, etwa alle zehn Jahre von Sachverständigen „mit eigenen Augen im Trockenen“ zu inspizieren sind. Nachhaltiges Sedimentmanagement arbeitet entsprechend vorausschauend: Aufgaben werden so getaktet, dass z. B. die rechtlich nötigen Prüf- und Revisionsarbeiten plangemäß machbar sind, ohne dass Probleme mit Sedimenten entstehen.

Sedimente nachhaltig managen

„Fortschrittliche Sedimentmanagement-Konzepte bei der illwerke vkw verfolgen einen integrierten Ansatz, finden optimierte Lösungen, die den Interessen entsprechen und sind flexibel“, beschreibt Stefan Pfeifer den nachhaltigen Zugang. Der ökologische Fußabdruck soll dabei in Summe so gering wie möglich sein. Die Konzepte berücksichtigen daher auch nachhaltige Faktoren wie CO2, graue Energie oder Energieverbrauch. Das kann soweit gehen, dass z. B. vollautomatisierte Materialseilbahnen eingesetzt werden, die bei Talfahrt im Sedimenttransport elektrische Energie erzeugen.

Regionale Sediment-Managemenent-Maßnahmen

Sedimentmanagement in Vorarlberg ist eine umfassende Thematik, die an Bachfassungen im hochalpinen Raum beginnt und sich bis im Bodensee erstreckt. Dabei gilt es allerdings verschiedenste Interessen zu berücksichtigen, u.a. seitens Ökologie, Fischerei, Limnologie, Hochwasserschutz, Wasser- und Energiewirtschaft. Auch die Europäische Wasserrahmenrichtlinie geht auf die Wichtigkeit der Sedimente ein: Stauanlagen müssen nicht nur für Wasser und Fische, sondern auch für Sedimente durchlässig sein. Hier ist die illwerke vkw mit ihren Anlagen auf einem guten Weg, auch wenn es vor allem zeitlich eine große Herausforderung ist. Gesetzgeber und Behörden geben im Sedimentmanagement klare Rahmen vor. So genannte Konzentrationsrichtwerte, orientieren sich an bekannten Hochwassersituationen bzw. an geringeren bis mittleren Frachten, die im konkreten Gewässer in der Natur vorkommen.

Mögliche Maßnahmen

• Bei der klassischen Kiesraumbewirtschaftung wird das Material aus Kiesauffangbecken mit Baggern entnommen. Je nachdem wird es unterhalb der Stauanlage wieder ins Bachbett zugegeben oder in der Bauwirtschaft verwendet. 
   
• Vor allem bei kleineren Stauanlagen erfolgen des Öfteren kontrollierte Spülungen. Dabei werden kleinere Mengen Sedimente kontrolliert über Zeiträume von 10 bis 48 Stunden mit großen Wassermengen abgegeben. 
   
• In verschiedenen Stauseen gibt es auch hydraulische Einbauten. Diese sorgen dafür, dass sich Sedimente erst gar nicht absetzen, sondern in Bewegung bleiben und mit dem Triebwasser weiterfließen. Daraus entstehende technische Herausforderungen im Kraftwerk gilt es entsprechend zu berücksichtigen. 
   
• Bei anderen Speichern sind zeitweise Nassbaggeranlagen unterschiedlicher Bauart im detailliert geplanten Einsatz. Dabei findet die illwerke vkw Lösungen auch an ungewohnten Orten: Im Vermuntstausee arbeitet derzeit etwa ein Saugbagger aus Holland, der ansonsten in Binnengewässern auch Schiffsrinnen ausbaggert. 
   
• Quasi die „Königsklasse“ bilden großtechnische Anlagen, die fix bei Stauseen installiert sind. Sie kommen dann zum Einsatz, wenn wiederkehrende Maßnahmen erforderlich sind und große Sedimentmengen anfallen. Dafür werden bei den illwerke vkw Anlagen entweder angeschafft oder selbst gebaut, wenn es sie am Markt nicht gibt. Der teils rund-um-die-Uhr geführte Betrieb erfolgt mit eigenen Mitarbeiter:innen, um die Interaktion mit den Kraftwerksanlagen zu gewährleisten.

Was mit Sedimenten geschieht

Ein kleiner Teil der Materialien, die im Sedimentmanagement nicht wieder den Gewässern zugegeben werden, kommen auch in der Bauwirtschaft zum Einsatz oder werden ähnlich wie Bodenaushub deponiert. In der Vergangenheit gab es Ansätze, Sedimente der Gartenerde beizumischen oder schluffige Materialien für die Bodenverbesserung in der Landwirtschaft einzusetzen. Ein Versuch hat gezeigt, dass sich Sedimente in der Ziegelherstellung nicht für standfeste Bauteile eignen. Eine Herausforderung ist generell, dass oft große Sedimentmengen innerhalb eines kurzen Zeitraums anfallen. Bei der illwerke vkw werden pro Jahr in Summe mit unterschiedlichsten Maßnahmen rund 150.000 Kubikmeter Sedimente bewegt