Wasserwirtschaft 7-8 / 2011


Fließgewässerkraftwerke zur Wasserkraftnutzung an ökologisch sensiblen Standorten
Dipl.-Ing. Dr.techn. Barbara Brinkmeier, Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Markus Aufleger
Freie Flie√üstrecken an voralpinen Fl√ľssen weisen meist signifikante Eintiefungstendenzen auf, denen mit Hilfe von flussbaulichen Ma√ünahmen in Form von Sohlenbauwerken Einhalt geboten werden kann. Vor dem Hintergrund eines notwendigen Ausbaus der Nutzung erneuerbarer Energien ist es naheliegend, solche Querbauwerke auch energetisch zu nutzen. Ein wesentlicher Leitgedanke dabei ist, den Flie√ügew√§ssercharakter auch bei Wasserkraftnutzung zu erhalten. Das Konzept des Flie√ügew√§sserkraftwerkes wird den schwierigen Rahmenbedingungen und der gro√üen √∂kologischen Sensibilit√§t gerecht.
Konzept des Fischschutzes und des Fischabstiegs an typischen Kleinwasserkraftanlagen
Dipl.-Ing. Wolfgang Gross
Die nachfolgend vorgestellten Ma√ünahmen an vorhandenen Wasserkraftstandorten sind motiviert durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) in Abstimmung mit den Fachbeh√∂rden beantragt, √∂ffentlich rechtlich genehmigt und abgenommen worden. Hier wurde der Fischschutz und der Fischabstieg im Gesamtkontext einer wesentlichen gew√§sser√∂kologischen Verbesserung des Standorts einschlie√ülich des Fischaufstiegs f√ľr die Zielarten betrachtet und jeweils eine objektbezogene einvernehmliche L√∂sung gefunden.
Neue Entwicklungen zur gewässerökologischen Optimierung von Wasserkraftstandorten
Dr.-Ing. Reinhard Hassinger
Die Wasserkraft gilt zwar als nachhaltige und CO2-freie Energiequelle, jedoch sind die √∂kologischen Beeintr√§chtigungen des Gew√§ssers durch Stau- und Wasserkraftanlagen meist betr√§chtlich. Zur Verbesserung der √∂kologischen Verh√§ltnisse werden an Wasserkraftstandorten seit geraumer Zeit Fischauf- und -abstiege sowie Fischschutzanlagen betrieben. In vielen Fallen sind jedoch im Bestand und auch bei Neuplanungen funktionelle Schwachstellen festzustellen, die die √∂kologische Funktion der gesamten Anlage in Frage stellen. Zur Verbesserung diverser festgestellter Problemstellen hat die Versuchsanstalt an der Universit√§t Kassel Methoden und Komponenten entwickelt, die im Beitrag vorgestellt werden. Hierzu z√§hlen die Lockstrompumpe zur Verst√§rkung der Leitstr√∂mung, die Sanierungsmethoden f√ľr hydraulisch √ľberlastete Schlitzpasse, der neuartige Aalabstieg, der Fischschonrechen und eine noch in Entwicklung befindliche kombinierte Rechenreinigung mit Fischabstiegsfunktion.
Wie gut bewährt sich die Wasserkraftschnecke in der Praxis?
DI Alois Lashofer, Dipl.-Ing. Florian Kaltenberger, Ao. Univ. Prof. Dipl.-Ing. Dr. Bernhard Pelikan
Wasserkraftschnecken werden seit einem Jahrzehnt zur Stromerzeugung verwendet. Diese vergleichsweise neue Niederdrucktechnologie wird noch als Nischenprodukt gehandelt. Die vorliegende Arbeit fasst auf Basis einer Standorterhebung, einer Betreiberbefragung, umfangreichen Feldmessungen und einer Literaturrecherche zur Fischvertr√§glichkeit den aktuellen Entwicklungsstand dieser Wasserkraftmaschine zusammen. Damit bietet sie eine zus√§tzliche Entscheidungsgrundlage f√ľr die Turbinenwahl bei neuen Kleinwasserkraftstandorten.
Autonome Mess-Systeme mit Fern√ľbertragung (GSM-2)
Dipl. El.-Techniker TS Marcel Gautschi
Das Bed√ľrfnis nach autonom arbeitenden Mess-Systemen besteht schon lange, wurden bis jetzt jedoch nur mit dem Einsatz von lokal auslesbaren Datenloggern realisiert. Die gewonnenen Daten waren zwangsl√§ufig nie aktuell und boten lediglich einen Blick auf die Historie. Eine st√§ndige Funktions√ľberwachung der Messger√§te fehlte. Die Nutzung der Mobilfunknetze und dem Internet erlaubt es heute, weit verstreute Mess-Systeme virtuell an einem Ort zusammenzuf√ľgen und die gewonnenen Daten zeitnah zu verwerten.
Fischereibiologische Anforderungen bei Verbesserungsmaßnahmen an Wasserkraftanlagen
Dipl.-Ing. agr. Christoph Laczny
Die Ver√§nderung der Fischz√∂nose durch Aufstau des Flie√ügew√§ssers l√§sst sich am Beispiel der epipotamalen Fulda s√ľdlich von Kassel aufzeigen. Ma√ünahmen zur Verbesserung der linearen Durchg√§ngigkeit m√ľssen insbesondere f√ľr Wanderfische eine hohe Wirksamkeit aufweisen und sollten in Umfang sowie Qualit√§t der fisch√∂kologischen Bedeutung des Standorts gerecht werden.
Wasserkraft als Sanierungsmotor f√ľr hydromorphologische Belastungen?
DI Alois Lashofer, Werner Hawle, Tim Cassidy, Dipl.-Ing. Michael Pucher, Ao.Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr.nat.techn. Josef F√ľrst
Im Zuge der vorliegenden Studie wurden 148 potenzielle Wasserkraftstandorte identifiziert, die nicht nur mit geringstm√∂glicher zus√§tzlicher Beeinflussung des √Ėkosystems Flie√ügew√§sser auskommen, sondern sogar einen Beitrag zur Sanierung von hydromorphologischen Belastungen leisten k√∂nnen. Durch die integrale Betrachtung von Zustandsverbesserung und Wasserkraftpotenzial eines Standortes k√∂nnen Synergien genutzt werden. Die entstandene Datenbank unterst√ľtzt die Entscheidungsfindung und kann f√ľr zahlreiche Projekte im Rahmen gew√§sser√∂kologischer und wasserwirtschaftlicher Fragestellungen verwendet werden.
Herausforderungen f√ľr die ‚Äěgro√üe Wasserkraft‚Äú
Dr. Frank Pöhler, Dipl.-Ing. Dipl.-Wirt.-Ing. (FH) Ralf Klocke
Die Wasserkraft hat im Freistaat Bayern mit einem Anteil von 16 % an der Stromerzeugung eine hohe energiepolitische Bedeutung. Die gro√üen Wasserkraftbetreiber haben in einer Untersuchung ein m√∂gliches Ausbaupotenzial von weiteren zehn Prozent ermittelt. Zur L√∂sung des Zielkonflikts ‚Äď Ausbau der regenerativen Stromerzeugung einerseits und Anforderungen aus EG-Wasserrahmenrichtlinie, neues WHG und diverse Biodiversit√§tsstrategien andererseits ‚Äď ist ein hohes Ma√ü an Kompromissbereitschaft und neue Formen der Zusammenarbeit aller Beteiligten notwendig.
Das B√ľro f√ľr Wasserkraft NRW ‚Äď Moderator zwischen Klimaschutz und Gew√§sserschutz
Dipl.-Geogr. Stefan Prott
Das Energieland Nordrhein-Westfalen (NRW) h√§lt eine Vielzahl von Kompetenzen in energiewirtschaftlichen Themen vor. Neben der klassischen Pr√§gung durch konventionelle Energietr√§ger gilt dies ebenso fur die Erneuerbaren Energien. Auch die Wasserkraft hat in NRW eine lange Tradition und entscheidend zur Industrialisierung der heutigen Metropolregion Ruhr beigetragen. Die EnergieAgentur.NRW initiierte das B√ľro fur Wasserkraft, um den Anteil der Wasserkraftstromerzeugung zu erh√∂hen und gleichzeitig f√ľr eine nachhaltige gew√§sser√∂kologische Anpassung der Wasserkraftwirtschaft in NRW zu werben. Das B√ľro f√ľr Wasserkraft steht h√§ufig vor der Aufgabe, durch Moderation und Vermittlung zu Transparenz und Akzeptanz einer nachhaltigen und zukunftsf√§higen Wasserkraftnutzung beizutragen.
Wasserkraft und Gew√§sser√∂kologie ‚Äď eine Entscheidungshilfe f√ľr Optimierungsans√§tze
Dipl.-Ing. Frank Roland, Dipl.-Ing. Alexander Rötz, Prof. Dr.-Ing. Stephan Theobald
Im Auftrag der hessischen Umweltverwaltung wurde eine standortbezogene Analyse der Wasserkraftnutzung in Hessen durchgef√ľhrt. Als Arbeitshilfe diente das nachfolgend beschriebene Planungswerkzeug, das eine √ľbersichtliche Dokumentation der hessischen Wasserkraftanlagen gew√§hrleistet. Zudem erm√∂glicht es die Bilanzierung energetischer und betriebswirtschaftlicher Auswirkungen von Optimierungsans√§tzen.
Das Wasserkraftpotenzial in Hessen
Dipl.-Ing. Frank Roland, Prof. Dr.-Ing. Stephan Theobald
Auf Basis von aktuellen Informationen zu den Querbauwerken und Wasserkraftanlagen an den hessischen Flie√ügew√§ssern wurde eine standortbezogene Ermittlung des Wasserkraftpotenzials in Hessen durchgef√ľhrt. Dieses ber√ľcksichtigt neben technischen auch √∂kologische Anforderungen und √∂konomische Aspekte.
Das Schachtkraftwerk ‚Äď ein Wasserkraftkonzept in vollst√§ndiger Unterwasseranordnung
Prof. Dr. Peter Rutschmann, Dipl.-Ing. (FH) Albert Sepp, Dipl.-Phys. Franz Geiger, Dipl.-Ing. Julien Barbier
Mit konventioneller Technik kann in Mitteleuropa bei heutigen Anforderungen die Wirtschaftlichkeit und Genehmigungsf√§higkeit von neuen Wasserkraftanlagen kaum gew√§hrleistet werden, so dass im Fokus von Neuentwicklungen effizientere Technologien mit √∂kologischem Anspruch stehen m√ľssen. An der TU M√ľnchen wird derzeit im Rahmen einer Grundlagenforschung ein neues Wasserkraftkonzept untersucht, das vollst√§ndig unter Wasser angeordnet werden kann. Durch eine horizontale Einlaufebene mit Aufstellung der Maschineneinheit in einem Schacht sowie einem stirnseitig positioniertem Verschluss l√§sst sich das Bauvolumen erheblich reduzieren sowie die Rechenreinigung, der Fischabstieg und die Hochwassersicherheit bewerkstelligen. Die Untersuchungen in einem physikalischen Modell haben gezeigt, dass die Erwartungen voll erf√ľllt werden k√∂nnen.
Fischabstieg durch eine Wasserkraftschnecke an einem Ausleitungskraftwerk
Dipl.-Biol. Wolfgang Schmalz
Im Mittelpunkt der Untersuchungen an einem Ausleitungskraftwerk an der Werra stand die Kontrolle der Fischsch√§den, die durch eine Wasserkraftschnecke, installiert f√ľr die Nutzung des Mindestwassers, verursacht werden. Dar√ľber hinaus wurde in diesem Projekt im Auftrag der Th√ľringer Landesanstalt f√ľr Umwelt und Geologie die Verteilung des Fischabstieges auf verschiedene Abwanderungsm√∂glichkeiten untersucht. Neben der Wasserkraftschnecke und den Turbinen standen zwei Fischaufstiegsanlagen sowie ein spezieller Abstiegsbypass fur abwandernde Fische zu Verf√ľgung.
Die Auswirkungen eines Geschiebe f√ľhrenden Zubringers auf die Verlandungssituation im Unterwasser eines Laufkraftwerkes
Dipl.-Ing. Dr. Josef Schneider, Mag. Dipl.-Ing. Christine Sindelar, Dipl.-Ing. Rupert Feldbacher, Dipl.-Ing. Dr. Helmut Knoblauch
Im Rahmen eines nachhaltigen Sedimentmanagements der Kraftwerkskette an der mittleren Salzach in √Ėsterreich kommt es zu ann√§hernd j√§hrlichen Staulegungen und damit auch zu Stauraumsp√ľlungen. Die entlandeten Sedimente werden h√§ufig im Unterwasserbereich, v. a. im Turbinenauslaufbereich abgelagert. Im Laufe der Modelluntersuchungen des KW St. Veit stellte sich heraus, dass die angenommenen Randbedingungen offensichtlich falsch sind, da sich in der Natur mehr Sedimente als erwartet abgelagert haben. Ein unterliegender, stark Sediment einsto√üender Zubringer konnte daf√ľr verantwortlich gemacht werden. In weiterf√ľhrenden Modellversuchen konnte eine L√∂sung gefunden werden, die die bisherige Situation erheblich entsch√§rft.
Ermittlung des Wasserkraftpotenzials der Schweiz
Dr. Udo Schröder
Mit GIS-gest√ľtzten Analysen und verf√ľgbaren Geodaten wurde das theoretische Potenzial aller nat√ľrlichen Flie√ügew√§sser der Schweiz mit einer L√§nge >500 m detailliert berechnet. Die Ber√ľcksichtigung der Potenzialanteile bereits genutzter oder unter Schutz stehender Gew√§sserstrecken ergibt ein noch verf√ľgbares theoretisches Potenzial von ca. 7160 MW. Mit geeigneten Methoden gilt es nun, das f√ľr die Kleinwasserkraft noch ausbaubare Potenzial zu ermitteln.
Messsystem zur Detektierung und Quantifizierung von Geschiebetrieb
Dipl.-Ing. Andreas Sch√ľrmann, Dipl.-Ing. Matthias Wiget, Dipl.-Ing. Peter Eichenberger
Geschiebetrieb tritt insbesondere in k√ľstenfernen Flie√ügew√§ssern mit grobem Sediment sowie haupts√§chlich w√§hrend Hochwasserereignissen auf und verursacht in den Zulaufkan√§len von vielen Wasserkraftanlagen Ablagerungen. Um dies zu vermeiden, werden viele Wasserkraftanlagen prophylaktisch bei Hochwasser abgestellt oder die Ablagerungen m√ľssen nach dem Hochwasser mit gro√üem Aufwand entfernt werden. Ein hier vorgestellter Geschiebedetektor hilft die Problematik besser zu kontrollieren.
Optimierung der Auffindbarkeit von Fischaufstiegsanlagen
Dipl.-Ing. Axel Sobirey
Ein wichtiges Kriterium f√ľr die Funktionst√ľchtigkeit von Fischaufstiegsanlagen ist deren Auffindbarkeit durch aufwanderungswillige Fische und Benthosorganismen. Wenn sich in der Praxis die in dieser Hinsicht optimale L√∂sung aufgrund √∂rtlicher Restriktionen nicht verwirklichen l√§sst, k√∂nnen Hilfsmittel, wie Lockstromleitungen, Lockstrompumpen oder eine sinnvoll positionierte Einschwimmsperre, die Funktionalit√§t von Fischaufstiegen verbessern.
Wasserkraftnutzung in Hessen
Prof. Dr.-Ing. Stephan Theobald, Dipl.-Ing. Frank Roland
Im Auftrag der hessischen Umweltverwaltung wurde eine standortbezogene Analyse der Wasserkraftnutzung in Hessen durchgef√ľhrt. Diese beinhaltet Untersuchungen sowohl zur energetischen Leistungsf√§higkeit im Ist-Zustand als auch verschiedene Variantenbetrachtungen. Dar√ľber hinaus werden Informationen zur Beeinflussung der gew√§ssermorphologischen Situation durch die jeweiligen Wasserkraftanlagen zusammengestellt.
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