Bauwerkshydraulik und Standortoptimierung für Kleinwasserkraftwerke in China

Die Optimierung von Kleinwasserkraftstandorten bildet eine herausfordernde Aufgabe. Moderne Methoden, wie numerische Modellierungen zur Strömungsanalyse und weitergehende Werkzeuge zur Standortanalyse und -optimierung, werden genutzt, um ausgewählte energetische, gewässerökologische und wirtschaftliche Aspekte zu verbessern. Am Beispiel von Anlagen aus China werden Einsatzmöglichkeiten dieser Methoden hinsichtlich der örtlichen Verhältnisse gezeigt. Die verwendeten Verfahren sind in praxisorientierten Leitfäden ausführlich beschrieben.

Wasserkraftnutzung ist eine regenerative, nur mit geringen Emissionen verbundene Form der Stromerzeugung. Als sehr robust mit einer stabilen Wirkleistung gelten die dem Grundlastbereich zuzuordnenden Laufwasserkraftanlagen, die aber auch das aquatische Ökosystem beeinträchtigen können [2]. Diesbezüglich gab es in den letzten Jahren intensive Anstrengungen zur hydraulischen, technischen, gewässerökologischen und energetischen Verbesserung. Beispielsweise wird die Herstellung von anlagenbedingt unterbrochener Durchwanderbarkeit für aquatische Organismen in Mitteleuropa als wesentliches Ziel der Gewässerbewirtschaftung angesehen und nachträglich auch an bestehenden Stauanlagen umgesetzt.Eine Übertragung deutscher beziehungsweise europäischer Ansätze auf China ist nur eingeschränkt möglich. Das hier berichtete HAPPI-Teilprojekt [8] zielte für Kleinwasserkraftanlagen auf die Verbesserung der Planungsergebnisse durch Verwendung von modernen Methoden der hydraulischen Analyse und der Standortoptimierung für deren exemplarische Anwendung auf chinesische Verhältnisse. Ein Schwerpunkt waren Optimierungsdefizite in der baulichen Gestaltung von Wasserbauwerken hinsichtlich Nachhaltigkeitsaspekten, wie Stromerzeugung, gewässerökologischer Anpassung und ökonomischer Effizienz [10]. Auch bei der mitteleuropäischen Kleinwasserkraftnutzung besteht bei Einsatz der entsprechenden Verfahren noch teilweise erhebliches Verbesserungspotenzial. Beispiele zeigen, dass hydraulisch ungünstig entworfene Bauformen durch aktuelle Analysemethoden identifiziert und vermieden werden können [12]. Für die Bestimmung der Stromerzeugung und wesentlicher wirtschaftlicher Parameter wurde ein Programmpaket weiterentwickelt, das neben anlagenspezifischen Parametern wie Maschinenausstattung auch die örtlichen hydrologischen und hydraulischen Bedingungen von Abfluss und Fallhöhe sowie gewässerökologische Maßnahmen berücksichtigt (s. Abschnitt 3.1). Ein weiteres wichtiges Vorhabensziel war die Vermittlung der Forschungsergebnisse in Forschung und Praxis. Hierzu wurde ein Beitrag für ein das Gesamtvorhaben umfassendes Planungswerkzeug [8] erarbeitet. Dabei wurden von Machbarkeitsbetrachtungen bis hin zu Ausführungsoptimierungen planungstiefenabhängig die Bearbeitungsverfahren zusammengestellt und erläutert. Die Ergebnisse flossen außerdem in die Ableitung von einzelnen thematischen Leitfäden ein. Für die Kleinwasserkraftnutzung in China wurde damit ein internationales Beispiel für die Übertragbarkeit der genannten Methoden auf Grundlage bestehender und weiterentwickelter Verfahren sowie auch der angepassten Übernahme von Best-Practice-Erfahrungen aus Mitteleuropa erstellt.



Copyright: © Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH
Quelle: Wasserwirtschaft - Heft 06 (Juni 2019)
Seiten: 7
Preis inkl. MwSt.: € 10,90
Autor: Sarah Dickel
Dr.-Ing. Klaus Träbing
Prof. Dr.-Ing. Stephan Theobald

Artikel weiterleiten In den Warenkorb legen Artikel kommentieren


Diese Fachartikel könnten Sie auch interessieren:

Wasserkraftnutzung am See Genezareth im Zusammenspiel mit Meerwasserentsalzung und Solarenergie
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (8/2022)
Vor dem Hintergrund der Erhöhung des Wassertransfers nach Jordanien sowie zur Stabilisierung des Wasserspiegels des See Genezareth wird dessen Versorgung mit entsalztem Meerwasser von der Küste diskutiert. Da der See unter dem Meeresspiegel liegt, könnte dabei die Höhendifferenz zur Stromerzeugung durch Wasserkraft genutzt werden. Diese Studie untersucht daher das Wasserkraftpotenzial am See Genezareth auf Basis der Zuleitung von entsalztem Meerwasser unter der Ausnutzung des vorhandenen Gefälles. Dazu wird neben dem kontinuierlichen Betrieb auch ein intermittierender Betrieb im Zusammenspiel mit anderen Energiequellen, wie der Solarenergie, betrachtet.

Wasserkraftnutzung und EG-Wasserrahmenrichtlinie
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (6/2022)
Immer mächtiger werden die Forderungen verschiedener Kreise, die Wasserkraftnutzung zu beschränken oder nur noch bei Erfüllen massiver gewässerökologischer Maßnahmen zuzulassen. Was macht das Sinn, wenn das Medium Wasser durch Schmutzstoffe und hier besonders Spurenstoffe schon so „verseucht“ ist, dass Gewässerorganismen sich unterhalb üblicher Kläranlagen gar nicht mehr selbst reproduzieren können?

Erweitertes Entwurfskonzept für Entsanderanlagen an Wasserkraftwerken
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (10/2020)
An Mittel- und Hochdruckwasserkraftwerken kommen Entsanderanlagen zur Reduktion der Sedimentfracht sowie -korngröße im Triebwasser zum Einsatz, um damit die Hydroabrasion von Stahlwasserbauteilen und Maschinentechnik zu vermindern. Die Intensität der Hydroabrasion steht im direkten Zusammenhang mit der Absetzleistung der Entsanderanlage. Basierend auf einem hybriden Ansatz wurde ein erweitertes Entwurfskonzept für Entsanderanlagen als ganzheitlicher Ansatz entwickelt. Dies ermöglicht eine optimierte und belastbare Auslegung neuer Anlagen.

Erstes Schachtkraftwerk an der Loisach in Großweil am Netz
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (9/2020)
Nach langjähriger Forschung und Entwicklung wurde das von der TU München entwickelte und patentrechtlich geschützte Konzept Schachtkraftwerk als erste große Pilotanlage bei 2,5 m Fallhöhe und 2 * 11 m³/s Turbinenabfluss in der Loisach bei Großweil (Oberbayern) im Zweischachtdesign realisiert und Anfang 2020 in Betrieb genommen.

Ansatz zur Wirtschaftlichkeitsbewertung von Kleinwasserkraftanlagen in China
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (6/2019)
Um die finanzielle Tragfähigkeit der Umsetzung eines verbesserten Kleinwasserkraftanlagendesigns hinsichtlich des chinesischen Elektrizitätsmarkts abzuschätzen zu können, wurde ein einfach umzusetzender Bewertungsansatz erstellt.

Name:

Passwort:

 Angemeldet bleiben

Passwort vergessen?