Wasser Wirtschaft 06 / 2008
| Simulationswerkzeuge zum automatisierten Betrieb von Staustufen
Bild 1: Struktur einer Wasserhaushaltsregelung mit zentralem Koordinator am Beispiel der oberen Mosel Prof. Dr.-Ing. Stephan Theobald Beim Betrieb von Staustufen sind unterschiedliche Benutzungsanforder-ungen und Restriktionen zu berücksichtigen, wobei die nichtlineare Systemdynamik der Fließgewässer eine besondere Herausforderung darstellt. Die Einsatzmöglichkeiten von Simulationswerkzeugen, die beim automatisierten Betrieb der Stauanlagen umfangreiche Unterstützung leisten, werden in diesem Artikel beschrieben. |
| Phosphoraustrag aus einem landwirtschaftlich genutzten Einzugsgebiet des nordostdeutschen Tieflandes Dr. agr. Petra Kahle, Dipl.-Ing. MSc. Bärbel Tiemeyer, PD Dr. habil. Bettina Eichler-Löbermann, Prof. Dr. Bernd Lennartz In einem durch künstliche Entwässerung geprägten Tieflandeinzugsgebiet Mecklenburg-Vorpommerns wurden Dynamik und Ausmaß des Pt- und des PO4-P-Austrages über drei Winterhalbjahre hinweg auf verschiedenen Maßstabsbereichen untersucht. Im Dränwasser, Grabenwasser Acker und im Bach ergaben sich mit 0,036 bis 0,044 mg/l Pt bzw. 0,030 bis 0,037 mg/l PO4-P geringe mittlere Konzentrationen. Signifikant höhere Werte (0,137 mg/l Pt bzw. 0,076 mg/l PO4-P) wies das Grabenwasser Grünland auf. Der halbjährliche P-Austrag war mit maximal 270 g/ha Pt bzw. 211 g/ha PO4-P erwartungsgemäß gering. |
| Kybernetische Ansätze zur Steuerung wasserwirtschaftlicher Systeme Priv.-Doz. Dr.-Ing. habil. Thomas Rauschenbach Wasserwirtschaftliche Systeme haben vielfältige Aufgaben zu lösen. Die Zielsetzungen widersprechen sich dabei häufig und können somit nicht gleichzeitig erfüllt werden. Dies gilt insbesondere bei der Berück-sichtigung von Aspekten der nachhaltigen Bewirtschaftung. Kybernetische Ansätze können dabei helfen, Kompromisslösungen für derartige Aufgabenstellungen zu finden und sie in die Automatisierungstechnik zu integrieren. |
| Entwicklung und Simulation von Regelungsalgorithmen für Staustufen an Bundeswasserstraßen Dr.-ing. Michael Gebhardt, Dr.-Ing. Peter Schmitt-Heiderich Die automatische Abfluss- und Stauzielregelung von Stauhaltungen ist aufgrund des nicht-linearen Streckenverhaltens und der Mehrfachnutzung eine anspruchsvolle Regelungsaufgabe. In diesem Beitrag werden die Methoden vorgestellt, die bei der Entwicklung und Simulation von Regelungsalgorithmen für Staustufen an Bundeswasserstraßen verwendet werden. Es wird gezeigt, dass dabei für den Reglerentwurf auf eine Modellierung des Stellorganes Wehr nicht verzichtet werden kann. |
| Wasserstands- und Abflussmessungen bei Staustufenketten mit Messnetzzentralen Dipl.-Ing. (FH) Peter Hörter Die Steuerung und Überwachung von Staustufen und Staustufenketten erfolgt mit in Echtzeit zur Verfügung stehenden Messwerten. Wesentlich sind hierbei die Wasserstandserfassung sowie die Kenntnis über Zuflüsse, Abflüsse und Teildurchflüsse. An Hand von Beispielen von Mosel und Neckar wird der prinzipielle Aufbau und die Ausrüstung von Wasserstands- und Abflussmessstellen, ihre Überwachung und die Darstellung der Messgrößen in Messnetzzentralen erläutert. |
| Schritte zur Automatisierung der Abfluss- und Stauzielregelung am Neckar
Rainer Schamberger Die ständig wachsenden Anforderungen der Schifffahrt an die Nutzung der Wasserstraßen treffen auch auf die Großschifffahrtstraße Neckar zwischen Plochingen und Mannheim zu. Eine der wichtigsten Forderungen ist die Vergleichmäßigung der Abflussregelung unter Einhaltung der Stautoleranzen unabhängig von der momentanen Wasserführung. Um eine Verbesserung der Regelung zu erzielen, wurde seit Mitte der 90er Jahre die Automatisierung der Abfluss- und Stauzielreglung am Neckar vorangetrieben. |
| Automatisierter Betrieb von Laufwasserkraftwerken – Wasserhaushaltsregelung und Leittechnik Dipl.-Ing. Stefan M. Keil Die Leit- und Automatisierungstechnik ist eine fixe Komponente in den Laufwasserkraftwerken geworden. Sie gewährleistet den sicheren und erzeugungsoptimalen Betrieb, ohne dass die Kraftwerke laufend besetzt sein müssten. In diesem Beitrag sollen einige Beispiele aus diesem Themengebiet beschrieben werden, wie sie in vielen Anlagen der E.ON Wasserkraft GmbH realisiert sind. |
| Vollautomatisierter Betrieb des Rheinkraftwerkes Säckingen Dipl.-Ing. (FH) Volker Mergner Das Rheinkraftwerk Säckingen ist ein Laufwasserkraftwerk am Hochrhein. Als Hochrhein wird der Abschnitt des Rheines von Konstanz am Bodensee bis zum Rheinknie bei Basel bezeichnet. Die Anlage wurde in den Jahren 1961 bis 1966 erstellt und in den Jahren 1994 bis 1996 auf den vollauto-matisierten Betrieb umgerüstet. Dieser Bericht beschreibt den Weg zum vollautomatisierten Betrieb des Rheinkraftwerk Säckingen und den vorliegenden Erfahrungen. |
| Hydrographische Vermessungen von Stauräumen Dipl.-Ing. Jürgen Trenkle Die hydrographischen Messungen im Binnenbereich dienen in aller Regel den Bau- und Maschinenbauingenieuren für die Planung, Durchführung und Überwachung von Wasserbaumaßnahmen. Für die Bewirtschaftung von Stauräumen, die überwiegend für die Erzeugung regenerativer Energie aus Wasserkraft genutzt werden, aber auch für Hochwasserschutzräume, ist eine möglichst genaue Kenntnis der hydromorphometrischen Daten des Speichers von großer Bedeutung. |
| Energieeffiziente künstliche Erzeugung von Leitströmungen bei Fischaufstiegsanlagen Dr.-Ing. Reinhard Hassinger Große Durchflüsse in Fischaufstiegsanlagen, die zur verbesserten Auffindbarkeit gefordert werden, ergeben bei der Bemessung große Bauwerke und bedingen einen Verlust bei der Stromerzeugung. Die vorgestellte Lockstromverstärkung erzeugt für den Fisch einen starken Lockstrom, indem im Unterwasser des Kraftwerks eine Zirkulation in Gang gesetzt wird. In einer Pilotanlage in Villach (Drau) ist der so verstärkte Ausfluss aus dem Fischpass viermal so groß wie der aus dem Oberwasser der Wasserkraftanlage entnommene Wasserstrom. |
| Modernisierung und Automatisierung von Kleinwasserkraftanlagen Dipl.-Phys. Jochen Bard Kleine Wasserkraftanlagen im Leistungsbereich von unter 1 MW pro Maschine sind technisch sehr weit ausgereift und besitzen hohe technische Verfügbarkeiten. Unter dem Kostendruck, der aus wachsenden ökologischen Anforderungen, steigenden Kosten für Stahl und der Erschließung ökonomisch schwieriger Standorte insbesondere bei Niederdruckanlagen entsteht, sind sowohl bei neuen Anlagen aber auch bei der Modernisierung bestehender Anlagen immer wieder Innovationen notwendig, um einen wirtschaftlichen Betrieb zu ermöglichen. Der Beitrag gibt einen kurzen Überblick über typische Modernisierungsmaßnahmen, stellt neue Technologien und Trends bei kleinen Turbinen vor und schließt mit dem Stand der Technik bei drehzahlvariablen Konzepten ab. |
| Modernisierung und Neubau des Pumpspeicherkraftwerks Waldeck 1 Dr. Frank Pöhler Durch die Liberalisierung des Strommarktes und den starken Zubau der Windenergie werden Pumpspeicherkraftwerke (PSW) immer stärker zur Bereitstellung von Regelenergie herangezogen. Eine damit verbundene Erhöhung der Werthaltigkeit der PSW ermöglicht wieder zukunftsträchtige Investitionen zur Erhaltung und zum Neubau von PSW. Über das Modernisierungsprojekt des PSW Waldeck 1 am Standort Edersee der E.ON Wasserkraft GmbH wird berichtet. |
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