Bauwerkshydraulik und Standortoptimierung für Kleinwasserkraftwerke in China
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (6/2019)
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.
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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.
Nachhaltigkeitsbewertung für Kleinwasserkraftwerke in China
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In China besteht ein hohes hydroenergetisches Potenzial an dezentralen emissionsarmen Lösungen in Form von Kleinwasserkraftwerken. Deren Nutzung kann helfen, soziale Ungleichgewichte abzubauen, gleichzeitig resultieren daraus international kontrovers diskutierte deutliche Eingriffe in Natur und Landschaft und damit in die Gesellschaft. Zur Erfassung und Bewertung der systemischen Auswirkungen der Nutzung von Wasserkraft wurde ein multikriterieller Ansatz erarbeitet, mit dessen Hilfe Planungsprozesse unterstützt und innovative Finanzmittel mobilisiert werden können.
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In China besteht ein hohes hydroenergetisches Potenzial an dezentralen emissionsarmen Lösungen in Form von Kleinwasserkraftwerken. Deren Nutzung kann helfen, soziale Ungleichgewichte abzubauen, gleichzeitig resultieren daraus international kontrovers diskutierte deutliche Eingriffe in Natur und Landschaft und damit in die Gesellschaft. Zur Erfassung und Bewertung der systemischen Auswirkungen der Nutzung von Wasserkraft wurde ein multikriterieller Ansatz erarbeitet, mit dessen Hilfe Planungsprozesse unterstützt und innovative Finanzmittel mobilisiert werden können.
Bewertung und Verbesserung von Kleinwasserkraftwerken in China
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Die chinesische Regierung hat 2003 damit begonnen, Kleinwasserkraftwerke (KWK) schwerpunktmäßig in ländlichen Gebieten aufzubauen. Bis heute wurden dabei mehr als 1 000 KWK errichtet. Vor diesem Hintergrund wurde das Deutsch-Chinesische Forschungsprojekt HAPPI durchgeführt. Ziel des Projekts war es, die Planung, den Bau sowie den Betrieb von KWK in China zu analysieren und durch innovative Technologien effizienter zu gestalten. Dabei wurden ökologische und sozioökonomische Aspekte verstärkt berücksichtigt.
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Die chinesische Regierung hat 2003 damit begonnen, Kleinwasserkraftwerke (KWK) schwerpunktmäßig in ländlichen Gebieten aufzubauen. Bis heute wurden dabei mehr als 1 000 KWK errichtet. Vor diesem Hintergrund wurde das Deutsch-Chinesische Forschungsprojekt HAPPI durchgeführt. Ziel des Projekts war es, die Planung, den Bau sowie den Betrieb von KWK in China zu analysieren und durch innovative Technologien effizienter zu gestalten. Dabei wurden ökologische und sozioökonomische Aspekte verstärkt berücksichtigt.
Hydrologische Modellierung für die Optimierung von Kleinwasserkraftwerkskaskaden
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Der hydrologischen Modellierung des Wasserdargebotes im Flusseinzugsgebiet kommt bei Planung und Optimierung von Wasserkraftwerken, die häufig in komplexe Kraftwerkskaskaden eingebunden sind, eine große Bedeutung zu. In vielen Regionen der Welt fehlen jedoch oft die entsprechenden Eingangsdaten. Die zentrale Fragestellung dieser Arbeit lautet daher, ob es möglich ist, auf Basis öffentlich verfügbarer Datenquellen das Abflussregime eines Einzugsgebiets abzubilden, um Standortbewertung und energieoptimierte Nutzung der Wasserkraftanlagen zu gewährleisten.
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Der hydrologischen Modellierung des Wasserdargebotes im Flusseinzugsgebiet kommt bei Planung und Optimierung von Wasserkraftwerken, die häufig in komplexe Kraftwerkskaskaden eingebunden sind, eine große Bedeutung zu. In vielen Regionen der Welt fehlen jedoch oft die entsprechenden Eingangsdaten. Die zentrale Fragestellung dieser Arbeit lautet daher, ob es möglich ist, auf Basis öffentlich verfügbarer Datenquellen das Abflussregime eines Einzugsgebiets abzubilden, um Standortbewertung und energieoptimierte Nutzung der Wasserkraftanlagen zu gewährleisten.
Optimale Betriebsführung von Kleinwasserkraftwerks-Gruppen
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Flussläufe mit Talsperren und Laufwasserkraftwerke stellen große Herausforderungen an die Betriebsführung, insbesondere wenn eine Mehrfachnutzung vorliegt und verschiedenartige Zielstellungen erfüllt werden sollen. Deshalb wurden Verfahren zum optimalen Betrieb von Kaskaden von Kleinwasserkraftwerken entwickelt. Das Energiemanagement für die optimale Netzanbindung der Wasserkraftwerke und die Zusammenführung von mehreren Kraftwerken zu virtuellen Kraftwerken waren auch Inhalt der Arbeit.
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Flussläufe mit Talsperren und Laufwasserkraftwerke stellen große Herausforderungen an die Betriebsführung, insbesondere wenn eine Mehrfachnutzung vorliegt und verschiedenartige Zielstellungen erfüllt werden sollen. Deshalb wurden Verfahren zum optimalen Betrieb von Kaskaden von Kleinwasserkraftwerken entwickelt. Das Energiemanagement für die optimale Netzanbindung der Wasserkraftwerke und die Zusammenführung von mehreren Kraftwerken zu virtuellen Kraftwerken waren auch Inhalt der Arbeit.
Konstruktive und geotechnische Aspekte kleiner Wasserkraftwerke in China
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Die GUB AG brachte ihr Wissen in Geotechnik und konstruktivem Wasserbau in das Forschungsprojekt HAPPI zur Entwicklung von Leitlinien für Planung und Bau kleiner Wasserkraftanlagen in China ein. Die Planungsphasen für Anlagen zwischen ein und zehn MW installierter Leistung wurden hinsichtlich einer angepassten Vorgehensweise sowie der dafür erforderlichen Planungswerkzeuge untersucht und beschrieben.
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Die GUB AG brachte ihr Wissen in Geotechnik und konstruktivem Wasserbau in das Forschungsprojekt HAPPI zur Entwicklung von Leitlinien für Planung und Bau kleiner Wasserkraftanlagen in China ein. Die Planungsphasen für Anlagen zwischen ein und zehn MW installierter Leistung wurden hinsichtlich einer angepassten Vorgehensweise sowie der dafür erforderlichen Planungswerkzeuge untersucht und beschrieben.
Ansatz zur Wirtschaftlichkeitsbewertung von Kleinwasserkraftanlagen in China
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Um die finanzielle Tragfähigkeit der Umsetzung eines verbesserten Kleinwasserkraftanlagendesigns hinsichtlich des chinesischen Elektrizitätsmarkts abzuschätzen zu können, wurde ein einfach umzusetzender Bewertungsansatz erstellt.
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Um die finanzielle Tragfähigkeit der Umsetzung eines verbesserten Kleinwasserkraftanlagendesigns hinsichtlich des chinesischen Elektrizitätsmarkts abzuschätzen zu können, wurde ein einfach umzusetzender Bewertungsansatz erstellt.
Der Damm-Komplex am Oberen Atbara im Sudan
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Der Damm-Komplex am Oberen Atbara im Nordsudan dient neben Bewässerungszwecken dem Hochwasserschutz und stellt 320 MW elektrischer Leistung zur Verfügung. Mit der im Juni 2018 abgeschlossenen Netzsynchronisation der vier Maschinensätze befindet sich das von Tractebel Engineering GmbH – vormals Lahmeyer International GmbH – durchgeführte Mehrzweck-Projekt nach rund acht Jahren Planungs- und Ausführungszeit im Abschluss. Ein angeschlossenes Infrastruktur-Bauvorhaben wird ab Ende 2019 das Reservoir des Staubauwerks für die Trinkwasserversorgung einer Großstadt erschließen.
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Der Damm-Komplex am Oberen Atbara im Nordsudan dient neben Bewässerungszwecken dem Hochwasserschutz und stellt 320 MW elektrischer Leistung zur Verfügung. Mit der im Juni 2018 abgeschlossenen Netzsynchronisation der vier Maschinensätze befindet sich das von Tractebel Engineering GmbH – vormals Lahmeyer International GmbH – durchgeführte Mehrzweck-Projekt nach rund acht Jahren Planungs- und Ausführungszeit im Abschluss. Ein angeschlossenes Infrastruktur-Bauvorhaben wird ab Ende 2019 das Reservoir des Staubauwerks für die Trinkwasserversorgung einer Großstadt erschließen.
Sanierung eines Deiches am Toten Meer, Israel, mit Hilfe einer 18 km langen Schlitzwand
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Der ca. 15 m hohe und ca. 18 km lange Umschließungsdeich eines Verdunstungsbeckens zur Kaligewinnung südlich des Toten Meers in Israel ist aufgrund von Erosion des Dichtungskerns beschädigt. Zum Schließen der erosionsbedingten Hohlräume wurde in einem ersten Schritt eine dynamische Intensivverdichtung durchgeführt. Zur Abdichtung des Deiches und des Untergrunds wurde eine 30 m tiefe Schlitzwand mit innenliegender Spundwand gebaut.
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Der ca. 15 m hohe und ca. 18 km lange Umschließungsdeich eines Verdunstungsbeckens zur Kaligewinnung südlich des Toten Meers in Israel ist aufgrund von Erosion des Dichtungskerns beschädigt. Zum Schließen der erosionsbedingten Hohlräume wurde in einem ersten Schritt eine dynamische Intensivverdichtung durchgeführt. Zur Abdichtung des Deiches und des Untergrunds wurde eine 30 m tiefe Schlitzwand mit innenliegender Spundwand gebaut.
Innovation bei einer Sperre auf aktiver Verwerfung und starker Stauseeverlandung
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In der Gründung der Neelum-Jhelum-Talsperre in Kaschmir, Pakistan, verläuft eine der Hauptverwerfungen des Himalayas. Die Sperre besteht aus einer Gewichtsmauer mit Hochwasserentlastungsanlage sowie über der Verwerfung aus einem Steinschüttdamm. Die Sperre und Schützen wurden für eine Horizontalbeschleunigung von 1,25 g ausgelegt, der Schüttdamm zudem für eine Fundationsverschiebung von 3,7 m. Der Fels wurde im Bereich der Verwerfung durch eine Reihe eng angeordneter Bohrungen geschwächt. Zur Kontrolle der Stauraumverlandung wurde die Sohle der Hochwasserdurchlässe auf das Niveau des Flussbettes gelegt.
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In der Gründung der Neelum-Jhelum-Talsperre in Kaschmir, Pakistan, verläuft eine der Hauptverwerfungen des Himalayas. Die Sperre besteht aus einer Gewichtsmauer mit Hochwasserentlastungsanlage sowie über der Verwerfung aus einem Steinschüttdamm. Die Sperre und Schützen wurden für eine Horizontalbeschleunigung von 1,25 g ausgelegt, der Schüttdamm zudem für eine Fundationsverschiebung von 3,7 m. Der Fels wurde im Bereich der Verwerfung durch eine Reihe eng angeordneter Bohrungen geschwächt. Zur Kontrolle der Stauraumverlandung wurde die Sohle der Hochwasserdurchlässe auf das Niveau des Flussbettes gelegt.
