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 ber√ľcksichtigen, wobei die nichtlineare Systemdynamik der Flie√ügew√§sser eine besondere Herausforderung darstellt. Die Einsatzm√∂glichkeiten von Simulationswerkzeugen, die beim automatisierten Betrieb der Stauanlagen umfangreiche Unterst√ľtzung 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-L√∂bermann, Prof. Dr. Bernd Lennartz
In einem durch k√ľnstliche Entw√§sserung gepr√§gten Tieflandeinzugsgebiet Mecklenburg-Vorpommerns wurden Dynamik und Ausma√ü des Pt- und des PO4-P-Austrages √ľber drei Winterhalbjahre hinweg auf verschiedenen Ma√üstabsbereichen untersucht. Im Dr√§nwasser, 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 h√∂here Werte (0,137¬†mg/l Pt bzw. 0,076¬†mg/l PO4-P) wies das Grabenwasser Gr√ľnland auf. Der halbj√§hrliche P-Austrag war mit maximal 270¬†g/ha Pt bzw. 211¬†g/ha PO4-P erwartungsgem√§√ü gering.
Kybernetische Ansätze zur Steuerung wasserwirtschaftlicher Systeme
Priv.-Doz. Dr.-Ing. habil. Thomas Rauschenbach
Wasserwirtschaftliche Systeme haben vielf√§ltige Aufgaben zu l√∂sen. Die Zielsetzungen widersprechen sich dabei h√§ufig und k√∂nnen somit nicht gleichzeitig erf√ľllt werden. Dies gilt insbesondere bei der Ber√ľck-sichtigung von Aspekten der nachhaltigen Bewirtschaftung. Kybernetische Ans√§tze k√∂nnen dabei helfen, Kompromissl√∂sungen f√ľr derartige Aufgabenstellungen zu finden und sie in die Automatisierungstechnik zu integrieren.
Entwicklung und Simulation von Regelungsalgorithmen f√ľr Staustufen an Bundeswasserstra√üen
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 f√ľr Staustufen an Bundeswasserstra√üen verwendet werden. Es wird gezeigt, dass dabei f√ľr 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 √úberwachung von Staustufen und Staustufenketten erfolgt mit in Echtzeit zur Verf√ľgung stehenden Messwerten. Wesentlich sind hierbei die Wasserstandserfassung sowie die Kenntnis √ľber Zufl√ľsse, Abfl√ľsse und Teildurchfl√ľsse. An Hand von Beispielen von Mosel und Neckar wird der prinzipielle Aufbau und die Ausr√ľstung von Wasserstands- und Abflussmessstellen, ihre √úberwachung und die Darstellung der Messgr√∂√üen in Messnetzzentralen erl√§utert.
Schritte zur Automatisierung der Abfluss- und Stauzielregelung am Neckar
Rainer Schamberger
Die st√§ndig wachsenden Anforderungen der Schifffahrt an die Nutzung der Wasserstra√üen treffen auch auf die Gro√üschifffahrtstra√üe Neckar zwischen Plochingen und Mannheim zu. Eine der wichtigsten Forderungen ist die Vergleichm√§√üigung der Abflussregelung unter Einhaltung der Stautoleranzen unabh√§ngig von der momentanen Wasserf√ľhrung. 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 ‚Äď Wasserhaushaltsregelung und Leittechnik
Dipl.-Ing. Stefan M. Keil
Die Leit- und Automatisierungstechnik ist eine fixe Komponente in den Laufwasserkraftwerken geworden. Sie gew√§hrleistet den sicheren und erzeugungsoptimalen Betrieb, ohne dass die Kraftwerke laufend besetzt sein m√ľssten. 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 S√§ckingen 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 umger√ľstet. Dieser Bericht beschreibt den Weg zum vollautomatisierten Betrieb des Rheinkraftwerk S√§ckingen und den vorliegenden Erfahrungen.
Hydrographische Vermessungen von Stauräumen
Dipl.-Ing. J√ľrgen Trenkle
Die hydrographischen Messungen im Binnenbereich dienen in aller Regel den Bau- und Maschinenbauingenieuren f√ľr die Planung, Durchf√ľhrung und √úberwachung von Wasserbauma√ünahmen. F√ľr die Bewirtschaftung von Staur√§umen, die √ľberwiegend f√ľr die Erzeugung regenerativer Energie aus Wasserkraft genutzt werden, aber auch f√ľr Hochwasserschutzr√§ume, ist eine m√∂glichst genaue Kenntnis der hydromorphometrischen Daten des Speichers von gro√üer Bedeutung.
Energieeffiziente k√ľnstliche Erzeugung von Leitstr√∂mungen bei Fischaufstiegsanlagen
Dr.-Ing. Reinhard Hassinger
Gro√üe Durchfl√ľsse in Fischaufstiegsanlagen, die zur verbesserten Auffindbarkeit gefordert werden, ergeben bei der Bemessung gro√üe Bauwerke und bedingen einen Verlust bei der Stromerzeugung. Die vorgestellte Lockstromverst√§rkung erzeugt f√ľr 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 verst√§rkte Ausfluss aus dem Fischpass viermal so gro√ü 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 Verf√ľgbarkeiten. Unter dem Kostendruck, der aus wachsenden √∂kologischen Anforderungen, steigenden Kosten f√ľr Stahl und der Erschlie√üung √∂konomisch 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 erm√∂glichen. Der Beitrag gibt einen kurzen √úberblick √ľber typische Modernisierungsma√ünahmen, stellt neue Technologien und Trends bei kleinen Turbinen vor und schlie√üt 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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