Vom Potenzial kinetischer Wasserkraft zur Stromerzeugung – ein Praxisbericht
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (4/2016)
In der Diskussion zur Energiewende kommt die Wasserkraft kaum vor. Das gilt auch für die sogenannte nicht konventionelle Wasserkraft, also Anlagen mit geringer Fallhöhe oder Anlagen, die ausschließlich die kinetische Energie des Wassers nutzen. In einem ersten Teil dieses Beitrags werden einige Gründe für die geringe Verbreitung der kinetischen Wasserkraft in Deutschland und Europa analysiert. Im zweiten Teil zeigen die Autoren an einem Beispiel aus Kolumbien, wie kinetische Wasserkraft in der ländlichen Entwicklung in Schwellenländern einen relevanten Beitrag leisten kann.

Vergleichende Analyse des Fischabstiegs an drei Wasserkraftanlagen einer Kraftwerkskette
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In der Weißen Elster, einem rechten Nebenfluss der Saale, wurde 2013 der Fischabstieg und Fischschutz an drei Wasserkraftanlagen im Bereich einer 10,5 km langen Kraftwerkskette untersucht. Die Quantifizierung des Fischabstiegs über die einzelnen Abstiegskorridore erfolgte durch Netzfänge. Ergänzend wurde das Fischverhalten im Oberwasser am Fischschutzrechen sowie im Einstiegsbereich der Bypässe mittels Sonarkamera beobachtet. Wenngleich primär keine wissenschaftlichen Fragestellungen im Vordergrund der Untersuchungen standen, ermöglichen die Ergebnisse verallgemeinerbare Rückschlüsse zum Einfluss der Position und der Bauweise der Bypassöffnungen sowie des Anströmwinkels des Fischschutzrechens auf die Wirksamkeit der Fischschutz- und Fischabstiegseinrichtung an kleinen Kraftwerken.

Überlegungen zur Abschätzung der Wirtschaftlichkeit von Pumpspeicherkraftwerken
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (3/2016)
In diesem Artikel werden Überlegungen zur Wirtschaftlichkeit von Pumpspeicherkraftwerken bzw. Energiespeichern im Allgemeinen angestellt. Dabei werden verschiedene mathematische Operationen zur Beurteilung der sogenannten hourly Forward Curve (hFC; Stundenpreis-Kurve) der Stadtwerke München GmbH von 2012 zum Ansatz gebracht, um diese in Bezug auf ihre Schwankungen in den drei Szenarien (Hoch-, Zentral- und Tiefpreis) untersuchen zu können. Außerdem wird die Reihe mit einem zum Mittelwert rückkehrenden Prozess moduliert. Dabei wird der Fokus neben Simplex-Optimierungen und stochastischen Momenten auf die Fourier-Analyse der Preiszeitreihe gelegt. Es konnte ein linearer Zusammenhang zwischen den Summen der Effektivwerte der hFC und den Gewinnen (Stromverkauf abzgl. Pumpkosten) nachgewiesen werden. Weitere Einblicke geben die prognostizierten Stillstandszeiten.

Analyse der Strömungsprozesse in unterirdischen Tiefspeichern von Pumpspeicherwerken mit Telemac2D
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (3/2016)
Angesichts eines sich rasant verändernden Strommarktes mit vermehrter Einspeisung von erneuerbarer Energie, deren Erzeugungsleistung deutlichen Fluktuationen unterworfen ist, gewinnt die Möglichkeit der großmaßstäblichen Energiespeicherung zunehmend an Bedeutung. Unterirdische Pumpspeicherwerke könnten einen solchen Energiespeicher bereitstellen. Die Strömungsvorgänge in verzweigten Tiefspeichern dieser Bauwerke sind bislang noch nicht ausreichend erforscht. Im Folgenden werden Ergebnisse einer 2-D-tiefengemittelten numerischen Simulation zur Analyse der Strömungsprozesse bei Variation der geometrischen Eigenschaften des Unterbeckens dargestellt.

Das Projekt Illerkraftwerk Au – Eine ökologisch verträgliche Wasserkraftanlage mit dynamischer Stauzielregelung
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An der Iller in Kempten wird derzeit eine Pilotanlage zur Reaktivierung einer bestehenden Gefällestufe mit niedriger Fallhöhe realisiert. Zur Verbesserung der Jahresarbeit wird dabei das Stauziel nur bei höheren Abflüssen im Gewässer temporär angehoben. Zum Einsatz kommt hier eine Kombination aus der neu entwickelten VLH-Turbine mit zwei Schlauchwehren sowie eine abflussabhängige Stauzielregelung.

Landeswasserversorgung nutzt erzeugten Strom zukünftig selbst
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Aus wirtschaftlichen Gründen und zur Sicherstellung der Notversorgung verlegt die Landeswasserversorgung derzeit ein 80 Kilometer langes Energietransportkabel, um den in Trinkwasserturbinen erzeugten Strom zukünftig selbst zum Betrieb der Förderpumpen im Wasserwerk Langenau zu nutzen.

Bürgerbeteiligung bei Großprojekten
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Großprojekte stehen häufig im Fokus der Öffentlichkeit. Ein Beispiel dafür ist das von der Schluchseewerk AG geplante Pumpspeicherwerk Atdorf im Südschwarzwald. Das in Deutschland vielbeachtete Vorhaben gilt als eines der Leuchtturmprojekte der Energiewende. Aufgrund des Natureingriffs ist es vor Ort umstritten, landesweit jedoch als notwendiger Baustein zur Integration der erneuerbaren Energien anerkannt.

Teilnahme von Kleinwasserkraftwerken am Regelenergiemarkt
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Für die Sicherstellung der Systemstabilität im Stromnetz bedarf es Regelenergie. Durch die Teilnahme an einem virtuellen Kraftwerk können auch Kleinwasserkraftwerke diese Systemdienstleistung gegenüber dem Übertragungsnetzbetreiber erbringen und somit zur kurzfristigen Versorgungssicherheit beitragen. Technisch sind Kleinwasserkraftwerke dabei aufgrund ihrer hohen Reaktionsfähigkeit sowohl für die Tertiär- als auch für die technisch anspruchsvollere Sekundärregelreserve gut geeignet. Für den Betreiber lassen sich durch die Regelenergievermarktung substantielle Zusatzerlöse erzielen.

Kleinwasserkraftwerke im Inselbetrieb
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (10/2015)
Viele kritische Verbraucher, z. B. Wasserversorgungen oder Krankenhäuser, aber auch spezielle Industrieunternehmen, z. B. Aluminiumschmelzen, benötigen eine sichere Stromversorgung, da es sonst bei einem längeren Ausfall zu immensen Schäden kommen kann. Wasserkraft ist eine zuverlässige Energiequelle. Sie kann deshalb den „Notstrom" für solche Anlagen im Netz-Störungsfall zur Verfügung stellen. Dazu ist es erforderlich, dass die Anlagen entsprechend ausgestattet sind und über geeignete Regler verfügen, die einen stabilen Inselbetrieb erlauben. An einem Beispiel werden verschiedene Randbedingungen und Anforderungen diskutiert.

Herausforderungen und Chancen für die Kleinwasserkraft
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (10/2015)
Durch die Energiewende und durch die Zunahme an ökologischen Auflagen ergeben sich neue Herausforderungen, aber auch Chancen für die Wasserkraft. Dies führt zum einen zu neuen Entwicklungen an Turbinen und an Peripherie-Einrichtungen. Beispielhaft seien hier neue standardisierte Turbinen sowie Fischschleusen und Fischaufzüge genannt. Aber auch in der Betriebsführung ergeben sich neue Möglichkeiten, z. B. Vermarktung von Regelenergie beim Zusammenschluss mehrerer Kraftwerke zu einem virtuellen Kraftwerk und Bereitstellung von Notstromeigenschaften durch den Inselbetrieb einzelner Anlagen. Dies kann zu einer besseren Vermarktung und damit zu einer erhöhten Wirtschaftlichkeit der Anlagen führen.

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