Hybride Modellierung der hydrodynamischen Prozesse in unterirdischen Pumpspeicherreservoirs - Kurzfassung und Folgeentwicklungen
Dieser Fachaufsatz stellt eine Kurzfassung und Informationen zu Folgeentwicklungen der Dissertation „Hybride Modellierung der hydrodynamischen Prozesse in unterirdischen Pumpspeicherreservoirs“ dar. Der Fokus liegt auf der Analyse der grundlegenden hydrodynamischen Prozesse sowie auf den für potenzielle unterirdische Pumpspeicherreservoirs entwickelten Bemessungsansätzen. Deren Kenntnis stellt die Grundlage für eine erfolgreiche Realisierung der Speicherkraftwerke dar und muss in deren zukünftige Planung und Projektierung miteinbezogen werden.
1 Unterirdische Pumpspeicherwerke
Die zukünftige Energieversorgung soll wettbewerbsfähig, sicher und nachhaltig sein. Europa hat das Ziel, im Jahr 2050 der weltweit erste klimaneutrale Kontinent zu sein [1]. Um dieses Ziel zu erreichen, muss ein Großteil des Stroms und der Wärme mithilfe von Energie aus nachhaltigen Quellen erzeugt werden. Diese sind stark vom Klima und den Wettersystemen abhängig. Diese Abhängigkeit führt zu Volatilität in der Energieerzeugung. Energieerzeugung und -nachfrage müssen ausgeglichen werden, was zu neuen Herausforderungen an zukünftige Technologien der Energieerzeugung sowie deren Zusammenspiel, an Netze sowie an Strom- und Wärmespeicher stellt. Leistungsstarke Energiespeicher im Kurz-, Mittel- und Langzeitspeicherbereich müssen bei diesem Ausgleich unterstützend mitwirken [2].
Unterirdische Pumpspeicherwerke sind potenzielle Energiespeicher, die teilweise oder vollständig unter der Erde errichtet werden würden. Ein Überschuss an elektrischer Energie würde genutzt werden, um Wasser aus einem niedrigen in ein höher gelegenes Reservoir zu pumpen und die Energie in Form von potenzieller Energie zu speichern. Bei einem Bedarf an elektrischer Energie würde durch das Ablassen des Wassers elektrische Energie mithilfe entsprechender Anlagen (Turbinen etc.) erzeugt werden [2]. Im Gegensatz zu klassischen Pumpspeicherwerken, bei denen alle Reservoirs über der Erde liegen, entstehen erhebliche Vorteile bzgl. Landnutzung, Flächenbedarf, Höhendifferenzen, Akzeptanz etc. [3]. Bild 1 zeigt schematisch einen beispielhaften Aufbau eines unterirdischen Pumpspeicherwerks.
2 Stand und Ziel der Forschung
Die seit über 100 Jahren in der Entwicklung stehenden unterirdischen Pumpspeicherwerke unterscheiden sich stark in ihren Designs. Geschlossene, untertägige, belüftete Systeme werden hier als sinnvoll erachtet. Dabei kann ihre geometrische Form und ihre Dimensionen entweder an die Form bestehender Hohlräume (z. B. stillgelegte Bergwerke) oder im Falle einer Neuauffahrung (z. B. im Festgestein) direkt an die spezifischen Anforderungen an Energiespeicher (z. B. Betrieb und Dimensionierung) angepasst werden [2].
| Copyright: | © Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH | |
| Quelle: | Wasserwirtschaft - Heft 05 (Mai 2020) | |
| Seiten: | 7 | |
| Preis inkl. MwSt.: | € 10,90 | |
| Autor: | Professor Elana Pummer  | |
| Artikel weiterleiten | In den Warenkorb legen
| Artikel kommentieren |
Diese Fachartikel könnten Sie auch interessieren:
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?
Curved-Bar-Rack-Bypass-Systeme für den Fischschutz an Wasserkraftanlagen und Wasserfassungen
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (10/2021)
Ein neuartiger Fischleitrechen mit vertikalen, gebogenen Stäben und anschließendem Bypass-System (BS) stellt eine vielversprechende technische Lösung für den Fischabstieg an Laufwasserkraftwerken dar. Dieses sogenannte Curved-Bar-Rack-Bypass-System (CBR-BS) zeichnet sich durch geringe hydraulische Verluste, eine symmetrische Rechenabströmung und eine hohe Fischleiteffizienz im Labor aus. Dieser Beitrag präsentiert die Forschungsergebnisse der Laborversuche und der numerischen Modellierung zum neu entwickelten CBR-BS.
Bemessungsempfehlungen für den Fischschutz mit Horizontalrechen-Bypass-Systemen
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (10/2021)
Obwohl Horizontalrechen-Bypass-Systeme (HBR-BS) dem Stand der Technik für den Fischschutz und Fischabstieg entsprechen und in den letzten Jahren an vielen europäischen Wasserkraftanlagen installiert wurden, gibt es immer noch diverse Wissenslücken bezüglich der Hydraulik, den betrieblichen Aspekten und des Fischverhaltens. Aus diesem Grund wurden an der Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie (VAW) der ETH Zürich umfangreiche hydraulische und ethohydraulische Untersuchungen durchgeführt. In diesem Beitrag werden die wichtigsten Forschungsresultate der ethohydraulischen Versuche präsentiert und wichtige Bemessungsempfehlungen zusammengefasst.
Feinrechen - Grenzen der Kirschmer- Gleichung
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (10/2021)
Die Berechnung des Stauhöhenverlusts an Feinrechen in kommunalen Kläranlagen basiert seit Jahrzenten auf der von Otto Kirschmer 1925 entwickelten Gleichung. In der Praxis zeigt sich bei Anwendung dieser für Wasserkraftanlagen konzipierten Gleichung auf Feinrechen, dass sich die berechneten und gemessenen Werte z. T. erheblich unterscheiden. Unter Zuhilfenahme von über 900 Experimenten wurden in der Herleitung der Kirschmer-Gleichung die dafür verantwortlichen Annahmen, welche in heutigen Kläranlagen oft nicht zulässig sind, identifiziert.
Neues Turbinendesign verringert Verletzungsgefahr für Fische
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (10/2021)
Für den Betrieb von Wasserkraftwerken wird der Schutz von Natur und Umwelt immer wichtiger. Andritz Hydro widmet sich diesem Thema schon seit langem und hat nun verschiedene Maßnahmen am Kraftwerk Eddersheim umgesetzt, um den Schutz der Fische zu erhöhen – bei einer gleichzeitigen Steigerung des Wirkungsgrades. Derzeit führt das Unternehmen diverse Testreihen und Modelversuche durch, um die Wirksamkeit der Maßnahmen in der Praxis zu prüfen. Offizielle Ergebnisse werden für Mitte 2022 erwartet.
