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 Fließstrecken an voralpinen Flüssen weisen meist signifikante Eintiefungstendenzen auf, denen mit Hilfe von flussbaulichen Maßnahmen 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 Fließgewässercharakter auch bei Wasserkraftnutzung zu erhalten. Das Konzept des Fließgewässerkraftwerkes wird den schwierigen Rahmenbedingungen und der großen ökologischen Sensibilität gerecht. |
| Konzept des Fischschutzes und des Fischabstiegs an typischen Kleinwasserkraftanlagen Dipl.-Ing. Wolfgang Gross Die nachfolgend vorgestellten Maßnahmen an vorhandenen Wasserkraftstandorten sind motiviert durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) in Abstimmung mit den Fachbehörden beantragt, öffentlich rechtlich genehmigt und abgenommen worden. Hier wurde der Fischschutz und der Fischabstieg im Gesamtkontext einer wesentlichen gewässerökologischen Verbesserung des Standorts einschließlich des Fischaufstiegs für die Zielarten betrachtet und jeweils eine objektbezogene einvernehmliche Lösung 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 ökologischen Beeinträchtigungen des Gewässers durch Stau- und Wasserkraftanlagen meist beträchtlich. Zur Verbesserung der ökologischen Verhältnisse 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 ökologische Funktion der gesamten Anlage in Frage stellen. Zur Verbesserung diverser festgestellter Problemstellen hat die Versuchsanstalt an der Universität Kassel Methoden und Komponenten entwickelt, die im Beitrag vorgestellt werden. Hierzu zählen die Lockstrompumpe zur Verstärkung der Leitströmung, die Sanierungsmethoden für hydraulisch überlastete 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 Fischverträglichkeit den aktuellen Entwicklungsstand dieser Wasserkraftmaschine zusammen. Damit bietet sie eine zusätzliche Entscheidungsgrundlage für die Turbinenwahl bei neuen Kleinwasserkraftstandorten. |
| Autonome Mess-Systeme mit Fernübertragung (GSM-2) Dipl. El.-Techniker TS Marcel Gautschi Das Bedürfnis 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 zwangsläufig nie aktuell und boten lediglich einen Blick auf die Historie. Eine ständige Funktionsüberwachung der Messgeräte fehlte. Die Nutzung der Mobilfunknetze und dem Internet erlaubt es heute, weit verstreute Mess-Systeme virtuell an einem Ort zusammenzufügen und die gewonnenen Daten zeitnah zu verwerten. |
| Fischereibiologische Anforderungen bei Verbesserungsmaßnahmen an Wasserkraftanlagen Dipl.-Ing. agr. Christoph Laczny Die Veränderung der Fischzönose durch Aufstau des Fließgewässers lässt sich am Beispiel der epipotamalen Fulda südlich von Kassel aufzeigen. Maßnahmen zur Verbesserung der linearen Durchgängigkeit müssen insbesondere für Wanderfische eine hohe Wirksamkeit aufweisen und sollten in Umfang sowie Qualität der fischökologischen Bedeutung des Standorts gerecht werden. |
| Wasserkraft als Sanierungsmotor für hydromorphologische Belastungen? DI Alois Lashofer, Werner Hawle, Tim Cassidy, Dipl.-Ing. Michael Pucher, Ao.Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr.nat.techn. Josef Fürst Im Zuge der vorliegenden Studie wurden 148 potenzielle Wasserkraftstandorte identifiziert, die nicht nur mit geringstmöglicher zusätzlicher Beeinflussung des Ökosystems Fließgewässer auskommen, sondern sogar einen Beitrag zur Sanierung von hydromorphologischen Belastungen leisten können. Durch die integrale Betrachtung von Zustandsverbesserung und Wasserkraftpotenzial eines Standortes können Synergien genutzt werden. Die entstandene Datenbank unterstützt die Entscheidungsfindung und kann für zahlreiche Projekte im Rahmen gewässerökologischer und wasserwirtschaftlicher Fragestellungen verwendet werden. |
| Herausforderungen für die „große Wasserkraft“ 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 großen Wasserkraftbetreiber haben in einer Untersuchung ein mögliches Ausbaupotenzial von weiteren zehn Prozent ermittelt. Zur Lösung des Zielkonflikts – Ausbau der regenerativen Stromerzeugung einerseits und Anforderungen aus EG-Wasserrahmenrichtlinie, neues WHG und diverse Biodiversitätsstrategien andererseits – ist ein hohes Maß an Kompromissbereitschaft und neue Formen der Zusammenarbeit aller Beteiligten notwendig. |
| Das Büro für Wasserkraft NRW – Moderator zwischen Klimaschutz und Gewässerschutz Dipl.-Geogr. Stefan Prott Das Energieland Nordrhein-Westfalen (NRW) hält eine Vielzahl von Kompetenzen in energiewirtschaftlichen Themen vor. Neben der klassischen Prägung durch konventionelle Energieträger 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 Büro fur Wasserkraft, um den Anteil der Wasserkraftstromerzeugung zu erhöhen und gleichzeitig für eine nachhaltige gewässerökologische Anpassung der Wasserkraftwirtschaft in NRW zu werben. Das Büro für Wasserkraft steht häufig vor der Aufgabe, durch Moderation und Vermittlung zu Transparenz und Akzeptanz einer nachhaltigen und zukunftsfähigen Wasserkraftnutzung beizutragen. |
| Wasserkraft und Gewässerökologie – eine Entscheidungshilfe für Optimierungsansätze 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 durchgeführt. Als Arbeitshilfe diente das nachfolgend beschriebene Planungswerkzeug, das eine übersichtliche Dokumentation der hessischen Wasserkraftanlagen gewährleistet. Zudem ermöglicht es die Bilanzierung energetischer und betriebswirtschaftlicher Auswirkungen von Optimierungsansätzen. |
| 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 Fließgewässern wurde eine standortbezogene Ermittlung des Wasserkraftpotenzials in Hessen durchgeführt. Dieses berücksichtigt neben technischen auch ökologische Anforderungen und ökonomische Aspekte. |
| Das Schachtkraftwerk – ein Wasserkraftkonzept in vollständiger 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 Genehmigungsfähigkeit von neuen Wasserkraftanlagen kaum gewährleistet werden, so dass im Fokus von Neuentwicklungen effizientere Technologien mit ökologischem Anspruch stehen müssen. An der TU München wird derzeit im Rahmen einer Grundlagenforschung ein neues Wasserkraftkonzept untersucht, das vollständig unter Wasser angeordnet werden kann. Durch eine horizontale Einlaufebene mit Aufstellung der Maschineneinheit in einem Schacht sowie einem stirnseitig positioniertem Verschluss lässt 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 erfüllt werden können. |
| 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 Fischschäden, die durch eine Wasserkraftschnecke, installiert für die Nutzung des Mindestwassers, verursacht werden. Darüber hinaus wurde in diesem Projekt im Auftrag der Thüringer Landesanstalt für Umwelt und Geologie die Verteilung des Fischabstieges auf verschiedene Abwanderungsmöglichkeiten untersucht. Neben der Wasserkraftschnecke und den Turbinen standen zwei Fischaufstiegsanlagen sowie ein spezieller Abstiegsbypass fur abwandernde Fische zu Verfügung. |
| Die Auswirkungen eines Geschiebe führenden 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 Österreich kommt es zu annähernd jährlichen Staulegungen und damit auch zu Stauraumspülungen. Die entlandeten Sedimente werden häufig 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 einstoßender Zubringer konnte dafür verantwortlich gemacht werden. In weiterführenden Modellversuchen konnte eine Lösung gefunden werden, die die bisherige Situation erheblich entschärft. |
| Ermittlung des Wasserkraftpotenzials der Schweiz Dr. Udo Schröder Mit GIS-gestützten Analysen und verfügbaren Geodaten wurde das theoretische Potenzial aller natürlichen Fließgewässer der Schweiz mit einer Länge >500 m detailliert berechnet. Die Berücksichtigung der Potenzialanteile bereits genutzter oder unter Schutz stehender Gewässerstrecken ergibt ein noch verfügbares theoretisches Potenzial von ca. 7160 MW. Mit geeigneten Methoden gilt es nun, das für die Kleinwasserkraft noch ausbaubare Potenzial zu ermitteln. |
| Messsystem zur Detektierung und Quantifizierung von Geschiebetrieb Dipl.-Ing. Andreas Schürmann, Dipl.-Ing. Matthias Wiget, Dipl.-Ing. Peter Eichenberger Geschiebetrieb tritt insbesondere in küstenfernen Fließgewässern mit grobem Sediment sowie hauptsächlich während Hochwasserereignissen auf und verursacht in den Zulaufkanälen von vielen Wasserkraftanlagen Ablagerungen. Um dies zu vermeiden, werden viele Wasserkraftanlagen prophylaktisch bei Hochwasser abgestellt oder die Ablagerungen müssen nach dem Hochwasser mit großem 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 für die Funktionstüchtigkeit von Fischaufstiegsanlagen ist deren Auffindbarkeit durch aufwanderungswillige Fische und Benthosorganismen. Wenn sich in der Praxis die in dieser Hinsicht optimale Lösung aufgrund örtlicher Restriktionen nicht verwirklichen lässt, können Hilfsmittel, wie Lockstromleitungen, Lockstrompumpen oder eine sinnvoll positionierte Einschwimmsperre, die Funktionalität 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 durchgeführt. Diese beinhaltet Untersuchungen sowohl zur energetischen Leistungsfähigkeit im Ist-Zustand als auch verschiedene Variantenbetrachtungen. Darüber hinaus werden Informationen zur Beeinflussung der gewässermorphologischen Situation durch die jeweiligen Wasserkraftanlagen zusammengestellt. |
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