Wasserwirtschaft - Heft 09
| Neuartige Rohrverlegetechnik für nachhaltige Versorgungslösungen Jörg Zinner Auf 100 m schiebt sie sich durch den Wald. Trotz ihrer beeindruckenden Dimensionen ist die Verlegeplattform PiPECrawler die umweltfreundliche Alternative zur herkömmlichen Art der Rohrverlegung. Entwickelt hat die mit dem Förderpreis des Verbandes der Baubranche, Umwelt- und Maschinentechnik (VDBUM) ausgezeichnete neuartige Verlegetechnik die Max Bögl Wind AG. Erstmals zum Einsatz kam der PiPECrawler beim Pilotprojekt Naturstromspeicher Gaildorf. Hier entsteht die erste Wasserbatterie, die einen Windpark mit einem Pumpspeicherkraftwerk kombiniert und als Energiespeicher der Zukunft dient. |
| Zur Effektivität von Einschwimmsperren aus Steinriegeln Katharina Bensing, Prof. Dr.-Ing. habil. Boris Lehmann Im Auftrag der Bezirksregierung Arnsberg wurde die Funktionstüchtigkeit von Einschwimmsperren aus lückig gesetzten Steinriegeln untersucht, welche Fischen ein Einschwimmen in den Unterwasserkanal von Wasserkraftwerken verwehren sollen. Dabei zeigte sich, dass bisher keine Bemessungsansätze für deren Bau vorhanden sind. Messungen belegen, dass auch bekannte ethohydraulische Grundlagen zum Fischverhalten bei Anlagen im Bestand oft nicht eingehalten werden. Zudem weichen die Bauweisen stark voneinander ab. |
| Überprüfung der Wasserrahmenrichtlinie: Abschluss der Konsultationen aus Per-spektive der europäischen Wasserkraft Michael Fink, Orkan Akpinar Die Europäische Kommission evaluiert derzeit die Zielerreichung der WRRL und überprüft, ob inhaltliche Änderungen erforderlich sind. Die hierzu seit Mitte 2018 erfolgten, umfangreichen Konsultationen sind jetzt abgeschlossen, und der Abschlussbericht wird mit Spannung erwartet. Er bildet eine wichtige Basis für die Entscheidungen der künftigen Kommission über die Weiterentwicklung der WRRL. Dieser Beitrag beleuchtet die vorläufigen Konsultationsergebnisse aus Sicht der europäischen Wasserkraftbranche. |
| „Missing Factfulness“ –
auch im Gewässerschutz Dr. Matthias Fontin, Bertalan Alapfy Im Hinblick auf das langwierige Genehmigungsverfahren des Schachtkraftwerks an der Iller sowie einer negativen Haltung gegen weitere Projekte werden die Ursachen für die Entstehung dieser Situation erörtert. Der Verfahrensablauf sowie die Einflüsse verschiedener Interessensvertreter werden dargestellt und hinsichtlich ihrer „factfulness“ mit Forschungsergebnissen verglichen. Zielsetzung ist es, einerseits einen Eindruck davon zu vermitteln, zu welchen Problemen fehlende Faktenorientierung in derartigen Verfahren führen kann, andererseits Ansätze vorzuschlagen, mithilfe derer diese Probleme in Zukunft vermieden werden können. |
| Vergleich von Bewertungsverfahren für Pumpspeicherwerke Dr. Maik Günther, Dr.-Ing. Christoph Rapp Bei der Wirtschaftlichkeitsbewertung von Pumpspeicherwerken kann es zu handwerklichen Fehlern kommen. Schwachstellen sind überschätzte Regelenergieerlöse, veraltete Annahmen zum Marktumfeld sowie stündliche Strompreise, die nicht aus Fundamentmodellen stammen, und einfache Heuristiken zur Ermittlung zukünftiger Erlöse. Gerade die letzten beiden Punkte haben einen großen Einfluss auf das Ergebnis der Wirtschaftlichkeitsbewertung. Daher wird in dieser Arbeit untersucht, ob einfache Heuristiken oder exakte Verfahren genutzt werden sollten und welche Effekte die Art der Generierung der stündlichen Strompreise hat. |
| Saugrohroptimierung zur Leistungssteigerung einer
kleinen S-Turbine Fabian Hankeln, Prof. Dr.-Ing. Stefan Riedelbauch Das Saugrohr einer Niederdruckanlage verbindet die Turbine mit dem freien Unterwasserspiegel. Gleichzeitig wandelt es einen Teil der hinter dem Laufrad vorherrschenden Strömungsenergie in Druckenergie um, wodurch die Leistung der Turbine wesentlich gesteigert wird. Eine Leistungssteigerung erfolgt jedoch nur, wenn alle Komponenten aufeinander abgestimmt sind. Das Saugrohr einer kleinen S-Turbine wird dahingehend für einen großen Betriebsbereich optimiert. Zugleich werden instationäre Phänomene analysiert, um den Durchfluss betriebssicher zu erhöhen. |
| Vorhersage von stationären Strömungsfeldern mit neuronalen Netzen Lukas Harsch, Andreas Look, Prof. Dr.-Ing. Stefan Riedelbauch Für die Auslegung, Analyse und Optimierung von Strömungsmaschinen werden numerische Strömungsfeldsimulationen (CFD) verwendet. Diese Methoden sind oftmals rechenintensiv und zeitaufwendig. Es hat sich gezeigt, dass neuronale Netze in der Lage sind, physikalische Zusammenhänge zu erlernen. In diesem Beitrag wird ein Convolutional-Neural-Network-Modell (CNN-Modell) zur Vorhersage von stationären 2-D-Strömungsfeldern vorgestellt. Der Fokus liegt dabei auf der Verarbeitungskette und der Analyse der Testergebnisse. |
| Finanzierung von ökologischen Maß-nahmen an Gewässern durch Ökopunkte Hans-Dieter Heilig, Dr. Stephan Heilig Die Gründe für den schlechten ökologischen Zustand unserer Gewässer in Europa sind vielschichtig und durch die direkte oder indirekte anthropogene Nutzung verursacht. Um den ökologischen Zustand unserer Gewässer zu verbessern, schaffte die EU im Jahr 2000 mit der Wasserrahmenrichtlinie für alle Mitgliedstaaten einen verbindlichen Rechtsrahmen. Die Wasserkraftnutzer tragen hier einen wesentlichen Beitrag vor allem bei der Wiederherstellung der Durchgängigkeit der Gewässer. Der fortschreitende Klimawandel fordert größere Anstrengungen für ein emissionsarmes Wirtschaften, in dem die Wasserkraft einen wichtigen Beitrag leisten kann. Dies erfordert eine gleichrangige Gewichtung von ökologischen und ökonomischen Argumenten bei der Schaffung eines guten ökologischen Zustands der Gewässer. Mit Hilfe der Ökokonto-Verordnung in Baden-Württemberg i. V. m. § 16 BNatSchG wird die Finanzierung von freiwilligen Maßnahmen zur ökologischen Verbesserung durch Ökopunkte unterstützt. Die Nutzung von Ökopunkten bietet nun den Wasserkraftbetreibern die Möglichkeit, gleichzeitig sowohl ökologische als auch ökonomische Aspekte bei der Umsetzung von Maßnahmen zur Verbesserung des ökologischen Zustands der Gewässer zu berücksichtigen. |
| Diskussionsbeitrag zur Abströmung einer Wasserkraftanlage und deren Interaktion mit der Leitströmung aus einer Fischaufstiegsanlage Prof. Dr.-Ing. Stephan Heimerl, Elena Staber Im Rahmen der vorgestellten Untersuchungen wird auf den Aspekt der Auffindbarkeit des Einstiegs in eine Fischaufstiegsanlage in direkter Nachbarschaft der Turbinenabströmung einer Wasserkraftanlage sowie deren Interaktion eingegangen. Es werden dabei unterschiedliche Möglichkeiten der Anbindung der Fischaufstiegsanlage mit einer durchgehenden Sohle über eine Berme unterschiedlicher Neigung und Ausgestaltung zur Verringerung bzw. Vermeidung eines Sackgasseneffektes diskutiert, deren Einflüsse auf die Leitströmung aufgezeigt und Lösungsmöglichkeiten erörtert. |
| Hydraulischer Kurzschluss im Kraftwerk Vianden - Anlagendynamik und CFD-Simulationen der Abzweiger Johannes Junginger, Dipl.-Ing. Bernd Junginger, Prof. Dr.-Ing. Stefan Riedelbauch Für das Pumpspeicherkraftwerk Vianden (Luxemburg) wurde mittels 1-D- und 3-D-Simulation die Möglichkeit des hydraulischen Kurzschlussbetriebs für die Maschinensätze 1-4 und 5-9 untersucht. Hierzu wurden unterschiedliche Maschinenkombinationen auf potenzielle Risiken, wie etwa das Auftreten von Kavitation, Druckstöße, Größe der Leitungsverluste, Druckschwankungen etc., untersucht und bewertet. |
| Experimentelle und numerische Strömungsanalyse einer Trifurkation eines 150-MW-Kraftwerkes Dr.-Ing. Oliver Kirschner, Jonas Wack, Dipl.-Ing. Bernd Junginger, Johannes Junginger, Dr.-Ing. Albert Ruprecht In einem Wasserkraftwerk mit drei Francis-Turbinen traten Leistungsschwankungen von bis zu 25 % in den beiden äußeren Maschinen auf. In diesem Beitrag wird anhand einer experimentellen und numerischen Untersuchung gezeigt, dass diese Schwankungen durch Strömungsinstabilitäten, die in der kugelförmigen Trifurkation entstehen, verursacht werden. Im Rahmen der Untersuchung wird die Geometrie der Trifurkation durch zwei Umlenkplatten so verändert, dass die Druckschwankungen reduziert werden. |
| Analyse der Strömung in einem Wasserwirbelkraftwerk hinsichtlich
des Fischabstiegs Nadine Müller, Christian Jähnel, Prof. Dr.-Ing. Jürgen Stamm, Dr. rer. nat. Falko Wagner Im Rahmen eines BMBF-geförderten Forschungsprojektes wurden Strömungsmessungen in einem 1:1-Labormodell eines Wasserwirbelkraftwerks (WWK) sowie dessen hydronumerische Simulation durchgeführt. Die Analyse der Ergebnisse untermauert die Beobachtungen während der in diesem Labormodell erfolgten Fischversuche: Bei der Passage des WWK sind die Fische aufgrund der verhältnismäßig geringen Strömungsgeschwindigkeiten und Drücke sowie einer geringen turbulenten kinetischen Energie nicht orientierungslos. Kollisionen mit den Turbinenschaufeln traten nicht auf und sind aufgrund der geringen Turbinendrehzahl und Strömungsgeschwindigkeiten nicht zu erwarten. |
| Multifunktionale und synergetische Pumpspeicherkraftwerke Franz Georg Pikl, Dipl.-Ing. Wolfgang Richter, Prof. Dr. Gerald Zenz Pumpspeicherkraftwerke sind ein effizientes und langlebiges Nonplusultra für ausgeglichene und stabile elektrische Energiesysteme. Unterirdische Pumpspeicherkraftwerke werden zum vielversprechenden Ansatz zur Bewältigung verschiedener Herausforderungen und ermöglichen zudem vollkommen neue und in mehrfacher Weise einsetzbare Anlagenkonzepte. Thermische Pumpspeicherkraftwerke als mechanisch und thermisch kombinierte Energiespeicher bilden die innovative technologische Evolution für eine universelle und ressourceneffiziente, regenerative Energieversorgung. |
| Betriebsübergänge von hydraulischen Strömungsmaschinen –
ein neuer Versuchsstand Prof. Dr.-Ing. Stefan Riedelbauch, Johannes Junginger, Dr.-Ing. Oliver Kirschner Durch die Zunahme von fluktuierenden Erzeugern bei der Stromproduktion tritt die Stabilisierung des elektrischen Netzes zunehmend in das Interesse der Forschung. Die Fragestellung, inwieweit die Wasserkrafttechnologie in der Lage ist, Regelenergie in großem Maße in kürzester Zeit bereitzustellen, erfordert die Untersuchung des dynamischen Verhaltens von hydraulischen Maschinen. Für die Erforschung dieser transienten Betriebsänderungen wird ein neuer leistungsstarker und hoch flexibler Versuchsstand im Laboratorium des Institutes für Strömungsmechanik und Hydraulische Strömungsmaschinen an der Universität Stuttgart aufgebaut. |
| Laboruntersuchungen zum Fischabstieg über ein Wasserwirbelkraftwerk Dr. rer. nat. Falko Wagner, Dr. Peter Warth, Mansour Royan, Andreas Lindig, Nadine Müller Am 1:1-Modell eines Wasserwirbelkraftwerks erfolgten ethohydraulische Untersuchungen zur Passierbarkeit und dem passagebedingten Verletzungsrisiko typischer Fischarten der Äschenregion. Die Kombination von RFID-Telemetrie und Videoaufzeichnung ermöglichte eine qualitative und quantitative Analyse des Verhaltens der Fische sowie die statistische Absicherung der Ergebnisse. Meidungsverhalten im Einlaufbereich und Verzögerungen des Abstiegs waren nachweisbar, signifikante Beeinträchtigungen der Fische durch passagebedingte Schädigungen traten jedoch nicht auf. |
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