Theoretische und physikalische Grundlagen für die Wasserkraftnutzung
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (12/2022)
Für Planung, Bau und Betrieb von Wasserkraftanlagen ist die Kenntnis der theoretischen und physikalischen Grundlagen wichtig, um eine Ermittlung des am Standort vorhandenen Wasserkraftpotenzials und eine Auslegung der Wasserkraftmaschine sowie der Wasserkraftanlage zu ermöglichen. Die erforderlichen physikalischen Grundprinzipien werden im nachfolgenden Beitrag vorgestellt.
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Für Planung, Bau und Betrieb von Wasserkraftanlagen ist die Kenntnis der theoretischen und physikalischen Grundlagen wichtig, um eine Ermittlung des am Standort vorhandenen Wasserkraftpotenzials und eine Auslegung der Wasserkraftmaschine sowie der Wasserkraftanlage zu ermöglichen. Die erforderlichen physikalischen Grundprinzipien werden im nachfolgenden Beitrag vorgestellt.
Neue Chancen für die kleine und mittelgroße Wasserkraft
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Die Wasserkraft ist als ältester bekannter Energieträger unter Berücksichtigung von Wirkungsgrad, Erntefaktor, Nutzungszeit sowie ökologischer Anforderungen und Denkmalschutzaspekten - auch im Vergleich zu anderen erneuerbaren Energieträgern - ein wichtiger Bestandteil in unserem Energiemix. Sie trägt zu einer sauberen dezentralen grundlastfähigen und auf heimischen Ressourcen basierenden Energieversorgung bei. In den nachfolgenden Beiträgen werden die theoretischen Grundlagen, Potenziale, Limitierungen, technische Konzepte und Einsatzbereiche von kleinen und mittelgroßen Wasserkraftanlagen dargestellt. Für eine erfolgreiche Energiewende in Deutschland ist die Nutzung der Wasserkraft unverzichtbar. Die kleine und mittelgroße Wasserkraft kann, wie in den letzten über 2 000 Jahren, dazu einen wertvollen Beitrag liefern.
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Die Wasserkraft ist als ältester bekannter Energieträger unter Berücksichtigung von Wirkungsgrad, Erntefaktor, Nutzungszeit sowie ökologischer Anforderungen und Denkmalschutzaspekten - auch im Vergleich zu anderen erneuerbaren Energieträgern - ein wichtiger Bestandteil in unserem Energiemix. Sie trägt zu einer sauberen dezentralen grundlastfähigen und auf heimischen Ressourcen basierenden Energieversorgung bei. In den nachfolgenden Beiträgen werden die theoretischen Grundlagen, Potenziale, Limitierungen, technische Konzepte und Einsatzbereiche von kleinen und mittelgroßen Wasserkraftanlagen dargestellt. Für eine erfolgreiche Energiewende in Deutschland ist die Nutzung der Wasserkraft unverzichtbar. Die kleine und mittelgroße Wasserkraft kann, wie in den letzten über 2 000 Jahren, dazu einen wertvollen Beitrag liefern.
Tragverhalten alter Staumauern und Folgerungen für die Bauwerksüberwachung
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (11/2022)
Die Sicherheit einer Talsperre hängt sowohl von der rechnerischen Tragfähigkeit der Staumauer gemäß Norm als auch von einer sorgfältigen Bauwerksüberwachung ab. Mit modernen Berechnungsverfahren lassen sich nicht nur die geforderten Sicherheitsnachweise führen, sondern auch das Trag- und Verformungsverhalten im Ist- und Bruchzustand genauer darstellen. Auf Basis zahlreicher statischer Analysen an verschiedenen Staumauermodellen werden das komplexe Bruchverhalten beschrieben und Empfehlungen für die Bauwerksüberwachung abgeleitet.
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Die Sicherheit einer Talsperre hängt sowohl von der rechnerischen Tragfähigkeit der Staumauer gemäß Norm als auch von einer sorgfältigen Bauwerksüberwachung ab. Mit modernen Berechnungsverfahren lassen sich nicht nur die geforderten Sicherheitsnachweise führen, sondern auch das Trag- und Verformungsverhalten im Ist- und Bruchzustand genauer darstellen. Auf Basis zahlreicher statischer Analysen an verschiedenen Staumauermodellen werden das komplexe Bruchverhalten beschrieben und Empfehlungen für die Bauwerksüberwachung abgeleitet.
Grundwasseranreicherung mit entsalztem Meerwasser in Festgesteinsgrundwasserleitern
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (8/2022)
In dieser Studie wird die Eignung von Festgesteinsaquiferen im östlichen mediterranen Raum zur Nutzung als Speicher von entsalztem Meerwasser untersucht. Hierzu wurden zunächst technische Kriterien als Indikatoren zur Eignung definiert und auf deren Basis eine Voruntersuchung durchgeführt, um anschließend für ausgewählte Aquifere mit numerischen Modellen Bewirtschaftungsmaßzahlen zu quantifizieren. Es zeigt sich, dass eine Reihe von Aquiferen als Speichermedium genutzt werden könnten, dies zum Teil sogar entgegen naheliegender Erwartungen.
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In dieser Studie wird die Eignung von Festgesteinsaquiferen im östlichen mediterranen Raum zur Nutzung als Speicher von entsalztem Meerwasser untersucht. Hierzu wurden zunächst technische Kriterien als Indikatoren zur Eignung definiert und auf deren Basis eine Voruntersuchung durchgeführt, um anschließend für ausgewählte Aquifere mit numerischen Modellen Bewirtschaftungsmaßzahlen zu quantifizieren. Es zeigt sich, dass eine Reihe von Aquiferen als Speichermedium genutzt werden könnten, dies zum Teil sogar entgegen naheliegender Erwartungen.
Modellbasierte prädiktive Regelung des Sees Genezareth zur verbesserten Wasserversorgung des Unteren Jordantals
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Der See Genezareth ist von großer Bedeutung für die israelische und jordanische Wasserversorgung. Dies gilt auch für das Untere Jordantal, da hier ein großer Anteil der landwirtschaftlichen Produktionsflächen Jordaniens liegt. Die Wasserressourcen in der Region sind jedoch knapp, weshalb die effektive Nutzung des vorhandenen Süßwassers von besonderer Relevanz ist. Diese Studie befasst sich daher mit der Frage, ob und wie die Wasserabgabe des Sees ins Jordantal durch ein Entscheidungsunterstützungssystem zur länderübergreifenden, multikriteriellen Optimierung weiter verbessert werden kann.
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Der See Genezareth ist von großer Bedeutung für die israelische und jordanische Wasserversorgung. Dies gilt auch für das Untere Jordantal, da hier ein großer Anteil der landwirtschaftlichen Produktionsflächen Jordaniens liegt. Die Wasserressourcen in der Region sind jedoch knapp, weshalb die effektive Nutzung des vorhandenen Süßwassers von besonderer Relevanz ist. Diese Studie befasst sich daher mit der Frage, ob und wie die Wasserabgabe des Sees ins Jordantal durch ein Entscheidungsunterstützungssystem zur länderübergreifenden, multikriteriellen Optimierung weiter verbessert werden kann.
Evaluierung von Transfersystemen zur Wasserversorgung von Jordanien und Palästina
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Um den zukünftigen Wasserbedarf in Jordanien und Palästina zu decken, müssen neben den Meerwasserentsalzungsanlagen Mega-Wassertransfersysteme gebaut werden, um das Frischwasser zu den Bedarfszentren zu fördern. Diese Studie befasst sich mit der Entwicklung und Dimensionierung von nationalen und regionalen Transferrouten unter Berücksichtigung der bestehenden planungsrelevanten Wassersysteme und Infrastruktur, um prognostizierte Wasserdefizite in 2035 und 2050 auszugleichen.
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Um den zukünftigen Wasserbedarf in Jordanien und Palästina zu decken, müssen neben den Meerwasserentsalzungsanlagen Mega-Wassertransfersysteme gebaut werden, um das Frischwasser zu den Bedarfszentren zu fördern. Diese Studie befasst sich mit der Entwicklung und Dimensionierung von nationalen und regionalen Transferrouten unter Berücksichtigung der bestehenden planungsrelevanten Wassersysteme und Infrastruktur, um prognostizierte Wasserdefizite in 2035 und 2050 auszugleichen.
Grenzüberschreitender Wassertransfer aus der Meerwasserentsalzung im Nahen Osten
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Dieser Beitrag setzt sich mit der Deckung der prognostizierten Süßwasserdefizite in Jordanien und Palästina durch Meerwasserentsalzung am Mittelmeer und Roten Meer sowie Wassertransfer zu den regionalen Bedarfszentren auseinander. Vorgestellt werden alternative Wasserproduktions- und -transferstrategien, die nach einem innovativen methodischen Konzept entwickelt wurden. Es wird gezeigt, dass der sich anbahnenden regionalen Wasserkrise durch grenzüberschreitenden Transfer von entsalztem Meerwasser und Kombination mehrerer Wassertransfervorhaben Einhalt geboten werden kann.
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Dieser Beitrag setzt sich mit der Deckung der prognostizierten Süßwasserdefizite in Jordanien und Palästina durch Meerwasserentsalzung am Mittelmeer und Roten Meer sowie Wassertransfer zu den regionalen Bedarfszentren auseinander. Vorgestellt werden alternative Wasserproduktions- und -transferstrategien, die nach einem innovativen methodischen Konzept entwickelt wurden. Es wird gezeigt, dass der sich anbahnenden regionalen Wasserkrise durch grenzüberschreitenden Transfer von entsalztem Meerwasser und Kombination mehrerer Wassertransfervorhaben Einhalt geboten werden kann.
Innovative Konzepte zur großskaligen Meerwasserentsalzung im Nahen Osten
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In Israel und Jordanien müssen weitere großskalige Meerwasserentsalzungsanlagen zur Reduzierung des zukünftigen regionalen Wasserdefizits realisiert werden. Trotz der räumlichen Nähe ergeben sich in den beiden Ländern unterschiedliche Herausforderungen in der Umsetzung. Im Rahmen der SALAM-Initiative wurden innovative Konzepte erarbeitet, die den unterschiedlichen Besonderheiten Rechnung tragen. In dieser Studie werden Konzepte zur Offshore-Entsalzung diskutiert. Darüber hinaus werden Konzepte zur Kombination von Meerwasserentsalzung mit erneuerbaren solaren Energien standortspezifisch für Jordanien vorgestellt.
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In Israel und Jordanien müssen weitere großskalige Meerwasserentsalzungsanlagen zur Reduzierung des zukünftigen regionalen Wasserdefizits realisiert werden. Trotz der räumlichen Nähe ergeben sich in den beiden Ländern unterschiedliche Herausforderungen in der Umsetzung. Im Rahmen der SALAM-Initiative wurden innovative Konzepte erarbeitet, die den unterschiedlichen Besonderheiten Rechnung tragen. In dieser Studie werden Konzepte zur Offshore-Entsalzung diskutiert. Darüber hinaus werden Konzepte zur Kombination von Meerwasserentsalzung mit erneuerbaren solaren Energien standortspezifisch für Jordanien vorgestellt.
Die interaktive Karte des Stauanlagenverzeichnisses für Deutschland 2022
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (1/2022)
Während für die großen Stauanlagen landesweite Verzeichnisse existieren, ist es schwierig, einen Überblick über die mittleren und kleinen Anlagen in Deutschland zu erhalten. Mit dem vorgestellten Stauanlagenverzeichnis soll versucht werden, diese Lücke nach und nach zu schließen und auch mittlere und kleine Talsperren, Rückhaltebecken, Staustufen, Pumpspeicher- und Sedimentationsbecken in einem zentralen Register mit den wichtigsten technischen Angaben zu erfassen.
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Während für die großen Stauanlagen landesweite Verzeichnisse existieren, ist es schwierig, einen Überblick über die mittleren und kleinen Anlagen in Deutschland zu erhalten. Mit dem vorgestellten Stauanlagenverzeichnis soll versucht werden, diese Lücke nach und nach zu schließen und auch mittlere und kleine Talsperren, Rückhaltebecken, Staustufen, Pumpspeicher- und Sedimentationsbecken in einem zentralen Register mit den wichtigsten technischen Angaben zu erfassen.
Zur Verringerung von Fischschäden in Turbinen mittels Verhaltensbeeinflussung
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Um den Einfluss des Fischverhaltens auf die Schädigungsraten bei der Turbinenpassage zu klären, wurden vergleichende Untersuchungen für eine normale, unbeeinflusste Passage, eine Passage unter medikamentöser Betäubung sowie eine Passage unter Einwirkung eines elektrischen Feldes durchgeführt. Die Ergebnisse bestätigen die Verhaltenseinflüsse und insbesondere die Funktionalität einer darauf beruhenden innovativen Technik zur Verringerung der Fischschäden bei Kraftwerkspassagen.
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Um den Einfluss des Fischverhaltens auf die Schädigungsraten bei der Turbinenpassage zu klären, wurden vergleichende Untersuchungen für eine normale, unbeeinflusste Passage, eine Passage unter medikamentöser Betäubung sowie eine Passage unter Einwirkung eines elektrischen Feldes durchgeführt. Die Ergebnisse bestätigen die Verhaltenseinflüsse und insbesondere die Funktionalität einer darauf beruhenden innovativen Technik zur Verringerung der Fischschäden bei Kraftwerkspassagen.
