Analyse der Strömungsprozesse in unterirdischen Tiefspeichern von Pumpspeicherwerken mit Telemac2D
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.
Nach den Zielvorgaben im Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) soll der Anteil der erneuerbaren Energien an der Bruttostromproduktion in Deutschland im Jahr 2025 bei 40 % bis 45 % und im Jahr 2050 bereits bei 80 % liegen. Da die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien, insbesondere aus Sonne und Wind, einen volatilen Charakter aufweist, stellt sich durch diesen schnellen Ausbau das Problem der Zwischenspeicherung des erzeugten Stroms. Das bestehende elektrische Netz ist auf eine bedarfsgerechte Bereitstellung des Stroms ausgelegt, bei der die produzierten Mengen von den Stromverbrauchern zeitgleich abgenommen werden. Kann das Gleichgewicht von Produktion und Verbrauch nicht aufrechterhalten werden, droht der Kollaps des Verteilungsnetzes, das folgerichtig mit fortschreitendem Ausbau der erneuerbaren Energien an die Grenzen seiner Leistungsfähigkeit stoßen wird.
Um die aus erneuerbaren Energien produzierten Strommengen bedarfsgerecht bereitzustellen, könnten diese in Pumpspeicherwerken (PSW) zwischengespeichert werden. Liegt ein Überschuss an Energie im Netz vor, wird Wasser mittels Pumpen von einem unteren Reservoir in ein höhergelegenes Reservoir befördert und die elektrische Energie so in Form von potentieller Energie gespeichert. Bei erhöhter Nachfrage kann das Wasser aus dem oberen Reservoir turbiniert und so die elektrische Energie teilweise zurückgewonnen werden. Für Anlagen in konventioneller Bauweise, bei der zwei Seen als Reservoire dienen, muss eine Topographie mit großen Höhenunterschieden vorhanden sein, um möglichst viel Energie bei möglichst geringer Wassermenge zu speichern.
| Copyright: | © Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH | |
| Quelle: | Wasserwirtschaft 02-03/2016 (März 2016) | |
| Seiten: | 6 | |
| Preis inkl. MwSt.: | € 10,90 | |
| Autor: | Moritz Kreyenschulte  Dipl.-Wirtsch.-Ing. Elena Pummer Univ.-Prof. Dr.-Ing. Holger Schüttrumpf | |
| Artikel weiterleiten | In den Warenkorb legen
| Artikel kommentieren |
Diese Fachartikel könnten Sie auch interessieren:
Projekt der Hochschule Hof zur Förderung der Nutzung von Wasserkraft in bestehenden Wasseranlagen
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (4/2022)
Um den Anteil von erneuerbaren Energien an der Stromerzeugung in Deutschland auf eine noch wenig genutzte Art und Weise zu erhöhen, hat die Hochschule Hof in dem Projekt NEEWa ein Netzwerk aus Experten und Interessierten aufgebaut, das die Gewinnung von Strom aus Wasserkraft in bestehenden Wasseranlagen stärken soll.
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.
