Flytande ”energifisk” i Rhen: hemlig lösning mot vindstilla och mulet väder

Ström från floden dygnet runt

Tyskland experimenterar med en helt annorlunda form av elproduktion. I Rhenflödet vid staden Sankt Goar kommer snart dussintals små, flytande turbiner att sväva. Var och en ser oansenlig ut – men tillsammans fungerar de som ett stort kraftverk och förser hundratals hem oberoende av vädret.

Det München-baserade startupföretaget Energyminer vill förvandla en sträcka av Rhen till en sorts undervattens energifarm. Istället för en damm och ett gigantiskt kraftverk handlar det om 124 kompakta moduler – rundade kapslar som flyter fritt i strömmen och är förankrade till flodbotten.

Vad är egentligen en Energyfish?

Varje enskild apparat bär namnet Energyfish. Den mäter cirka 2,8 gånger 2,4 meter, väger omkring 80 kilogram och är fullständigt nedsänkt under vattenytan. Inuti sitter en turbin och en generator som uteslutande utnyttjar flodens naturliga strömning. Det finns ingen damm, ingen uppstämning av vatten och inget ingrepp i Rhens lopp.

Energyfish är ett exempel på så kallad strömningsbaserad vattenkraft: elen uppstår tack vare flodens kraft – inte genom att bygga stora uppdämningar.

Enligt företagets egna siffror kan 100 sådana enheter producera cirka 1,5 GWh elektricitet per år. Det räcker för att försörja mellan 400 och 500 fyrfamiljshushåll. Priset per kilowattimme förväntas ligga på samma nivå som vind- och solenergi och är därmed konkurrenskraftigt på marknaden för förnybar energi.

Så fungerar ett ”stim” av undervattensverk

Hela systemet påminner om ett stim av flytande apparater som är kopplade samman i ett nätverk. Tekniskt sett sker det i några enkla steg:

• Energi-”fiskarna” är förankrade till botten och arbetar helt under vattenytan.
• En rotor inne i huset drivs uteslutande av flodens naturliga ström.
• Generatorn inne i apparaten omvandlar den roterande rörelsen till elektricitet.
• Elen löper via kablar lagda på flodbotten in till stranden och vidare ut i elnätet.

Detta tillvägagångssätt har flera fördelar: inga synliga konstruktioner på vattenytan, inget buller och minimal påverkan på landskapet. Från land är det nästan omöjligt att se att det överhuvudtaget finns en energiinstallation vid den aktuella flodstranden.

Varför just Sankt Goar vid Rhen?

Projektet kunde inte placeras var som helst. Den mellersta delen av Rhen vid Sankt Goar har särskilda förhållanden: floden pressas här genom relativt smala dalar, och strömmen accelererar till omkring 1,5–2 meter per sekund. Det är mer än tillräckligt för att de små turbinerna ska kunna arbeta stabilt och effektivt året runt.

Det tyska startupföretaget testade tidigare sin teknik i mycket mindre skala. I april 2023 öppnade den första pilotinstallationen i Auer Mühlbach i München. Den fungerade som en provbänk där ingenjörerna undersökte utrustningens tillförlitlighet, sårbarhet för fel och den faktiska energiproduktionen under typiska flodförhållanden.

Efter en serie tester i ett mindre vattendrag har tekniken nu flyttat vidare till en av Europas viktigaste vattenvägar – Rhen.

I Rhen finns redan tre Energyfish-moduler i drift. Nu är det dags att skala upp projektet: nästa steg är att lägga till 21 turbiner till, och på sikt ska det i detta område ligga ett komplett ”stim” bestående av 124 enheter.

Vad händer med fiskar och ekosystem?

Vattenkraft väcker ofta motstånd hos biologer och miljöorganisationer. Klassiska dammar avskär fiskarnas migrationsvägar, förändrar vattnets temperatur och syreinnehåll och kan i värsta fall förstöra hela livsmiljöer.

I det här fallet har systemets skapare valt en annan inriktning. Turbinerna arbetar i den naturliga strömmen utan att dämma upp floden, och företaget har utvecklat ett särskilt fiskskyddssystem. Det har undersökts av experter från Tekniska universitetet i München, som analyserade vandrande fiskarters beteende i närheten av apparaterna.

Enligt de offentliggjorda undersökningsresultaten orsakar Energyfish varken skador på fiskar eller förändringar i deras migrationsmönster i Rhen.

Det är ett avgörande argument när tillstånd ska utfärdas. Miljöministeriet i delstaten Rheinland-Pfalz gav grönt ljus till byggandet av den första fullskaliga installationen just eftersom apparaterna är utformade för att påverka ekosystemet minst möjligt. I praktiken innebär det fortlöpande övervakning av turbinernas inverkan samt beredskap att justera konfigurationen om negativa konsekvenser skulle uppstå.

Ett nytt inslag i förnybar energi

Energyminer betraktar projektet i Sankt Goar som bevis på att tekniken är redo för användning i betydligt större skala. Hittills har liknande lösningar främst funnits som små demonstrationsmodeller – den här gången talar vi om ett system med över hundra moduler som är integrerat i ett verkligt elnät.

Den minister i delstaten som ansvarar för klimat, energi och transport understryker att sådana ”stim” av vattengeneratorer potentiellt kan dyka upp på andra ställen med liknande hydrologiska profiler. Det gäller både andra sträckor av Rhen och andra stora floder i Tyskland.

Inte alla flodstränder lämpar sig för ändamålet. För grunt vatten, för långsam ström, tät lastbåtstrafik eller strikta naturskyddsregler kan alla utgöra problem. Ändå är potentialen betydande, eftersom stora floder i industrialiserade länder transporterar enorma mängder energi som vi idag inte alls utnyttjar.

Lösningen på ”mörka vindstilla perioder” i elnätet

I debatten om energiomställningen dyker begreppet ”mörk vindstilla” upp allt oftare – en situation där det under många timmar varken finns vind eller sol, och vindkraftverk och solceller nästan inte producerar något. Elsystemet är då tvunget att söka stöd på annat håll.

Strömningsbaserad vattenkraft som Energyfish ersätter inte hela produktionen från vindkraftverk och solpaneler, men den kan täcka en del av hålet. Floder rinner även under kalla, vindstilla nätter och på mulna dagar. Energi från strömmen kan därför stabilisera nätet genom att leverera en konstant ”bas” av effekt.

Ju mer varierad en mix av förnybara energikällor, desto mindre är risken för strömavbrott under långvarig vindstilla eller ihållande mulet väder.

Möjligheter och begränsningar för liknande projekt

Även om det beskrivna projektet handlar om Tyskland är teknikens potential relevant i ett mycket bredare sammanhang. Stora floder transporterar enorma mängder energi, men det är inte överallt som fallet och strömningshastigheten är tillräcklig. Därtill kommer skyddet av naturvärdefulla flodstränder samt hänsyn till sjöfarten.

En verklig användning av sådana turbiner skulle troligen vara enklast på utvalda sträckor av bergsfloder, i kanaler eller i gamla flodfåror som inte utgör en primär transportrutt. Varje enskilt projekt skulle dock kräva en separat analys av inverkan på fiskar, stranderosion och lokala livsmiljöer.

Vad man bör vara uppmärksam på vid denna typ av installationer

För energikonsumenter är två saker avgörande: stabilitet och pris. Små, serietillverkade turbiner har goda chanser att vara relativt billiga att montera, eftersom de inte kräver stora byggnationer eller dammar. Därtill kommer att den modulära konstruktionen underlättar service och eventuell utbyggnad – nya enheter kan läggas till gradvis, i takt med att behovet och nätkapaciteten tillåter det.

Å andra sidan finns risker: avlagring av slam och föroreningar på rotorerna, fara för sjöfarten vid förankringsbrott eller nödvändigheten att periodvis stänga av delar av systemet under extrema översvämningar. Dessa faktorer måste räknas in när man planerar kostnader och driftsäkerhet för hela investeringen.

Exemplet från Rhen visar trots allt att tekniken har mognat tillräckligt för att kliva ut ur experimentfasen. För Europa kan det vara en signal om att energi från floder inte nödvändigtvis endast innebär stora dammar och kontroversiella anläggningsprojekt. Mindre, flytande moduler ger möjlighet till en extra, mer flexibel pelare i energisystemet – en pelare som arbetar oberoende av vädrets nycker.