Hydrologische Modellierung für die Optimierung von Kleinwasserkraftwerkskaskaden

Der hydrologischen Modellierung des Wasserdargebotes im Flusseinzugsgebiet kommt bei Planung und Optimierung von Wasserkraftwerken, die häufig in komplexe Kraftwerkskaskaden eingebunden sind, eine große Bedeutung zu. In vielen Regionen der Welt fehlen jedoch oft die entsprechenden Eingangsdaten. Die zentrale Fragestellung dieser Arbeit lautet daher, ob es möglich ist, auf Basis öffentlich verfügbarer Datenquellen das Abflussregime eines Einzugsgebiets abzubilden, um Standortbewertung und energieoptimierte Nutzung der Wasserkraftanlagen zu gewährleisten.

Der Bedarf an kohlenstoffarmer und preisgünstiger Elektrizität hat die Wasserkraft zurück auf die Entwicklungsagenda gebracht. In der VR China soll die Verwendung von Holz und anderen Brennstoffen durch Kleinwasserkraftwerke (KWK) signifikant reduziert werden, um eine klimaverträgliche Energieinfrastruktur aufzubauen. Im Rahmen eines Programms der chinesischen Zentralregierung wurden allein bis zum Jahr 2015 über 1 000 KWK in 24 Provinzen als treibstoffsubstituierende Wasserkraftanlagen (Small Hydropower Substituting Fuel, SHSF) eingerichtet. Die installierte Anlagenleistung ist größer als die des Drei-Schluchten-Projekts am Yangtse.Ein erheblicher Teil der Stromproduktion von Wasserkraftanlagen (WKA) ist auf den natürlichen Zufluss zurückzuführen. Für die Optimierung des Energiesystems einer WKA-Kaskade ist daher eine möglichst genaue Kenntnis des aktuellen, prognostizierten Wasserdargebotes im Einzugsgebiet notwendig. Um den langfristigen jährlichen Mittelwasserabfluss und die Abflussdauerlinie zu bestimmen, ist eine zuverlässige Zuflussprognose mit Hilfe von hydrologischen Modellen unerlässlich. Durch die Kopplung mit den Optimierungsmodellen kann ein Energiesystem bestehend aus WKA, Verbrauchern, Übertragung und Speichern dargestellt sowie optimiert werden. Im Zuge des Klimawandels werden die Anforderungen an die Steuerungsregeln, z. B. durch häufiger auftretende Extremereignisse, weiter steigen. Eine schnelle Reaktion auf veränderte Randbedingungen wird immer öfter notwendig sein. Hierfür kann die Optimierung der Steuerung von WKA sowohl in Echtzeit als auch für die Zuflussprognosen genutzt werden. Da die WKA diverse Funktionen erfüllen (z. B. Hochwasserrückhalt, Trinkwasserversorgung), sind bei Steuerung und Optimierung dieser Anlagen diverse Randbedingungen zu beachten [1].
Vor diesem Hintergrund sollte in Rahnem des deutsch-chinesischen Forschungsprojekts HAPPI ein Bewertungsansatz für Planung, Bau und Betrieb von WKA entwickelt werden. Ein besonderer Fokus lag dabei auf dem energetisch optimierten Nutzen des enormen, bisher unerschlossenen Energiepotenzials der Wasserkraft aus hydrologischer und hydraulischer Sicht. Für die Durchführung des Projektes wurden drei Modellregionen in der Provinz Guizhou ausgewählt. Diese Arbeit befasst sich mit dem Einzugsgebiet des oberen Wuyang-Flusses.



Copyright: © Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH
Quelle: Wasserwirtschaft - Heft 06 (Juni 2019)
Seiten: 8
Preis: € 10,90
Autor: Dr.-Ing. Mariusz Merta
Dr.-Ing. Harald Sommer

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