Die Isarwerke in München

So funktioniert ein Laufwasserkraftwerk

23.11.2023 | Wer in München wohnt, hat sie sicherlich schon einmal bei einem Spaziergang entlang der Isar gesehen: Die Isarwerke gehören schon seit über 100 Jahren zum Münchner Stadtbild. Die drei Laufwasserkraftwerke nutzen das Wasser und das natürliche Gefälle der Isar, um Ökostrom für die Stadt zu erzeugen.

Drei Kraftwerke am Werkkanal der Isar

Unterhalb von Baierbrunn wird der Werkkanal von der Isar abgeleitet. Etwas oberhalb der Großhesseloher Brücke geht er in den Besitz der SWM über. Hier befinden sich die drei Isarwerke, die mit Wasser aus diesem Kanal gespeist werden. Sie wurden zwischen 1905 (1907 in Betrieb gegangen) und 1923 errichtet.

Das erste Wasserkraftwerk am Werkkanal war das Isarwerk 1, erbaut vom Architekten August Blößner in den Jahren 1905 bis 1907. Seit 1993 steht es unter Denkmalschutz. In den Jahren 1920 bis 1923 wurden die Laufwasserkraftwerke Isarwerk 2 und Isarwerk 3 errichtet, um das noch zur Verfügung stehende Isargefälle zu nutzen.

Umweltverträglich Ökostrom erzeugen

Beim Betrieb der Isarwerke stellen wir sicher, dass die Isar auch nach ökologischen Gesichtspunkten ausreichend Wasser führt und die Flusslandschaft eine attraktive Freizeitoase bleibt. Selbstverständlich wird dabei das sensible Ökosystem berücksichtigt, notwendige Eingriffe erfolgen möglichst umweltschonend.

Die SWM bauen die Wehranlage Großhesselohe 2023 um, um sie ökologisch durchgängig zu machen. Die Lebensräume sollen besser vernetzt und die Entwicklung der im Wasser lebenden Tiere gefördert werden.

Sanierung des Großhesseloher Wehrs

Müll und Unrat, die durch den Werkkanal schwimmen, werden von den Rechenreinigungsanlagen herausgefiltert und später entsorgt. Auch der bewegliche Schwimmsteg, der vor dem Zulauf zu den Turbinen verläuft, dient u. a. zur Abtrennung von Schwemmgut. Auf dem Steg brüten Schwäne und Enten, die rund ums Kraftwerk im Kanal und an den Ufern einen geschützten Lebensraum finden.

Isarwerk 1

Etwa 1,8 km unterhalb der Wehranlage Großhesselohe liegt das Laufwasserkraftwerk Isarwerk 1. Bei einer Fallhöhe von ca. 5,6 m können seine Turbinen maximal 71 m³/s Wasser verarbeiten.

Drei Francis-Doppelzwillingsturbinen mit je 900 kW Leistung werden mit horizontaler, in Flussrichtung angeordneter Welle angetrieben. Im Durchschnitt erzeugt das Kraftwerk pro Jahr 15 Millionen kWh Ökostrom, das entspricht dem Bedarf von 6.000 Durchschnittshaushalten.

Isarwerk 2

Das Isarwerk 2 wurde rund 2,1 km unterhalb des Isarwerks 1 am Werkkanal erbaut. Nach einer Modernisierung 2010 erzeugen hier vier vertikale Kaplan-Turbinen mit je 630 kW Leistung pro Jahr 15 Mio. kWh Ökostrom, das entspricht dem Bedarf von 6.000 Durchschnittshaushalten.

Bei einer Fallhöhe von 4,2 m können die Turbinen eine maximale Wassermenge von 20 m³/s verarbeiten.

Isarwerk 3

Das Isarwerk 3 wurde direkt unterhalb der Braunauer Eisenbahnbrücke am Ende des Werkkanals erbaut. Seit 1977 sind hier zwei Kaplan-Rohrturbinen mit einer Leistung von je 1,65 MW installiert.

Bei einem maximalen Durchfluss von insgesamt 65 m³/s nutzen sie die Fallhöhe zur Isar von ca. 5,70 m aus. Die mittlere Jahresproduktion liegt bei 17 Millionen kWh, das entspricht dem Bedarf von 6.800 Durchschnittshaushalten.

Film über die Isarwerke

Funktionsweise eines Laufwasserkraftwerks

Es gibt zwar verschiedene Arten von Wasserkraftwerken, sie funktionieren aber alle nach demselben Prinzip: Wasser, das (aufgrund der Schwerkraft) in Bewegung ist, trifft auf Turbinenschaufeln und treibt diese an. Die Turbinen treiben wiederum Generatoren an, in denen die Bewegungsenergie in elektrische Energie umgewandelt wird. Zur Leistung eines Wasserkraftwerks tragen der Turbinendurchfluss und die Fallhöhe bei.

Um die natürlichen Gegebenheiten an Flüssen und Seen optimal zu nutzen, sind die Kraftwerke auf ihren jeweiligen Standort zugeschnitten. Die SWM nutzen sowohl Pumpspeicherkraftwerke als auch Laufwasserkraftwerke für die Erzeugung von regenerativem Strom.

Die Isarwerke sind Laufwasserkraftwerke, die in jedem Augenblick die zufließende Wassermenge zur Stromerzeugung nutzen.

Vom Oberwasser fließt das Wasser durch eine Rechenanlage, die Treibgut und Fische abhält. Im Kraftwerk treibt es die Turbine an, und der Generator erzeugt aus der Bewegungsenergie Strom. Nach der Turbine fließt das Wasser durch einen Saugschlauch ins Unterwasser.

Animation: Wasserfluss im Laufwasserkraftwerk

Einblicke ins Isarwerk 2

Die Oberwasserseite: Hier sieht man den Zulauf aus Richtung Süden mit den vier Rechen vor den Turbineneinläufen. Auf das Kraftwerk zu verläuft der Schwimmsteg.

Der Leerschuss ist ein Kanal in der Mitte des Gebäudes, durch den das Wasser an den Turbinen vorbei geleitet werden kann, z. B. bei Wartungsarbeiten. Im Normalbetrieb ist er geschlossen. Links und rechts des Leerschusses sind Saugheber eingebaut. Diese unterstützen die Wasserführung bei Bedarf selbsttätig.

Die Rechenanlagen schützen die Turbineneinläufe vor großem Treibgut.

Auf den Anzeigen in der Warte kann man ablesen, welche Turbinen laufen bzw. stillstehen, wie viel Wasser fließt, welche Leistung die Generatoren liefern, ob der Leerschuss geöffnet ist, etc. Die Isarwerke werden automatisch gesteuert.

Die Turbinenkammer ist im laufenden Betrieb mit Wasser gefüllt. Nur bei Wartungsarbeiten kann man sie betreten.

Durch den Leitapparat ist im Hintergrund eine Turbinenschaufel zu sehen. Vier solche Kaplan-Turbinen drehen sich im Isarwerk 2. Mit je 630 Kilowatt Leistung erzeugen sie 15 Mio. Kilowattstunden Ökostrom im Jahr.

Die Unterwasserseite: In der Mitte befindet sich der Leerschuss, rechts und links davon zeigen Verwirbelungen, dass die Turbinen in Betrieb sind.

Die passende Turbine

Herzstück jedes Wasserkraftwerks ist die Turbine. Turbinen haben die Aufgabe, die Bewegungsenergie des Wassers in Drehbewegungen umzuwandeln. Welcher Turbinentyp in welchem Kraftwerk zum Einsatz kommt, hängt von verschiedenen Faktoren ab, z. B. von der Fallhöhe des Wassers und der Wassermenge. Die drei gängigsten Turbinentypen sind Kaplan-, Francis- und Pelton-Turbine.

Kaplan-Turbine

An Gewässern mit niedriger Fallhöhe sind Kaplan-Turbinen vorteilhaft. Bei ihnen lassen sich sowohl die Schaufeln des Laufrades als auch die Leitschaufeln verstellen und an variierende Fallhöhen und Durchflüsse anpassen.

Hierdurch bleibt der Wirkungsgrad trotzdem über ein weites Band von Durchflüssen und Fallhöhen hoch. Diese Laufräder sehen aus wie ein Schiffspropeller.

Francis-Turbine

Bei der Francis-Turbine wird das Wasser durch verstellbare Leitschaufeln auf die gegenläufig gekrümmten Schaufeln des Laufrades (innen) gelenkt. Das Wasser tritt durch ein spiralförmiges Rohr in die Turbine ein und läuft durch den Leitapparat.

Dank seiner verstellbaren Leitschaufeln können die Wassermenge und damit die Leistung geregelt werden. Francis-Turbinen sind ideal für Standorte mit verhältnismäßig gleichbleibender mittlerer Fallhöhe.

Pelton-Turbine

Bei der Pelton-Turbine trifft das Wasser aus einer oder mehreren Düsen auf die becherförmigen Schaufeln des Laufrads.

Diese Turbinenart wird vor allem in Wasserkraftwerken mit sehr großen Fallhöhen bei vergleichsweise geringen Wassermengen eingesetzt. Ihr Einsatz ist typisch in Speicherwasserkraftwerken im Hochgebirge.

Ökostrom für ganz München

Die SWM haben schon früh die wirtschaftlichen und ökologischen Chancen regenerativer Energien erkannt und genutzt. 2008 haben wir dazu die Ausbauoffensive Erneuerbare Energien gestartet. Unser Ziel ist es, ab 2025 so viel Ökostrom in eigenen Anlagen zu erzeugen, wie ganz München benötigt. Da in den nächsten Jahren mit einem deutlich wachsenden Strombedarf zu rechnen ist, wird das Ziel entsprechend angepasst.

Beim Ausbau der Ökostromerzeugung haben Projekte in der Region München Vorrang. Hier betreiben wir mehr als 40 Photovoltaik-Anlagen, 14 Wasserkraftanlagen, eine Biomasseanlage, sechs Geothermieanlagen und zwei Windkraftanlagen. Viele weitere regionale Projekte sind in Planung.

Ausbau der erneuerbaren Energien
Unsere Ökostrom-Anlagen

Wasserkraft in Deutschland in Zahlen

In Deutschland gibt es rund 7.300 Wasserkraftwerke mit einer gesamten installierten Leistung von ca. 5.600 Megawatt (MW). 94 % der Anlagen erbringen eine installierte Leistung von unter 1 MW und gelten dementsprechend als Kleinwasserkraftanlagen. Diese tragen allerdings anteilig nur etwa 14 % zur Stromproduktion bei. Den Großteil erbringen die restlichen Anlagen mit mehr als 1 MW Leistung. Am gesamtdeutschen Brutto-Stromverbrauch¹ hatte die Wasserkraft 2019 einen Anteil von 3,5 %.²

In Bayern sieht das ganz anders aus, hier ist sie einer der bedeutendsten erneuerbaren Energieträger, direkt nach der Photovoltaik. Das liegt an den geografischen und hydrologischen Gegebenheiten: Es gibt hier viele Flüsse und in den Alpen sind wegen der Höhenunterschiede Speicherkraftwerke möglich . Wasserkraft hat derzeit in Bayern einen Anteil zwischen 13 und 16 Prozent an der Brutto-Stromerzeugung³. Damit können rechnerisch rund 4 Millionen bayerische Haushalte mit Strom versorgt werden.⁴

In München und der Region betreiben die SWM 14 Wasserkraftwerke, drei davon sind die Isarkraftwerke mitten in München.

¹ Der Brutto-Stromverbrauch bezeichnet die gesamte verbrauchte Strommenge, inklusive Verluste, z. B. durch den Transport durch das Stromnetz.
²Quelle: Bundesverband Deutscher Wasserkraftwerke (BDW) e.V.
³ Die Netto-Stromerzeugung bezeichnet die von einer Anlage erzeugte Strommenge nach Abzug des Eigenbedarfs der Anlage (z. B. für Pumpen).
⁴Quelle: StMWi (2020): Energiedaten.Bayern – Schätzbilanz. Daten bis zum Jahr 2019, LfStat (2021): Stromversorgung und -verbrauch