Regenerative Energie
Simulation von Gezeitenströmungen zur Standortanalyse und Bestimmung vorhandener Potenziale
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (10/2013)
Die Berechnung von Strömungsrichtungen und deren Geschwindigkeitsverteilungen stellen die Hauptgrößen für Wirtschaftlichkeitsberechnungen und Auslegung von Gezeitenströmungsturbinen dar. Zudem hilft die numerische Strömungssimulation bei der Identifikation von Wirbelgebieten und bei der Vorauswahl von Messpunkten vor Ort. Hierfür wird ein interner Gezeitenströmungslöser verwendet. Die Simulation eines Projektgebietes ist Gegenstand vorliegender Untersuchung.
Die Wasserkraftanlage Leerstetten am Main-Donau-Kanal
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Der Main-Donau-Kanal ist der großen Öffentlichkeit nur als künstliche Schifffahrtsstraße bekannt, die das Schwarze Meer über Donau, Main und Rhein mit der Nordsee verbindet. Als weitere Aufgabenstellung erfüllt der Kanal noch die Niedrigwassererhöhung des Nordens von Bayern durch Wasserüberleitung aus dem Donauraum und zusammen mit dem Altmühl- und Brombachsee die Verbesserung des Hochwasserschutzes im Altmühltal. Die Energiebilanz des kompletten Systems ist positiv, da die Pumphöhe auf der südlichen Rampe geringer ist als das Gefälle auf der Nordrampe, das durch mehrere Wasserkraftwerke genutzt wird. Das neueste dieser Kraftwerke ist das Wasserkraftwerk Leerstetten an der gleichnamigen Schleuse. Der Maschinensatz mit einer Durchströmturbine der Fa. Ossberger ist für eine Schluckmenge von 6,0 m³/s bei einem Nettogefälle von 24 m ausgelegt.
Fischschutz und Fischabstieg im Dialog - Forum 'Fischschutz und Fischabstieg'
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Das Thema Fischschutz und Fischabstieg ist seit längerem Gegenstand umweltpolitischer, umweltrechtlicher und fachlicher Diskussionen, wobei deren Intensität in den letzten Jahren zugenommen hat. Dies war Veranlassung zur Gründung des 'Forums Fischschutz und Fischabstieg'. Grundsätzliches Ziel ist es, in den Jahre 2012 bis 2014 einen offenen Austausch zu den verschiedenen Aspekten des Themas zu ermöglichen und ein gemeinsames, bundesweit einheitliches Verständnis darüber zu fördern, welche Anforderungen und Lösungen nach dem derzeitigen Stand des Wissens und der Technik dem Fischschutz und Fischabstieg und dem Erhalt und der Etablierung von Fischpopulationen zu Grunde zu legen sind. In diesem Beitrag wird der aktuelle Stand dieses Prozesses dargestellt.
Strömungsverhalten in wassergeschmierten Axial- und Radialgleitlagern
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In Wasserkraftwerken werden aufgrund der räumlichen Dimensionen und auftretenden Kräfte vornehmlich Gleitlager für die Lagerung der Rotoren eingesetzt. Aus Umweltschutzgründen ist es von Vorteil als Schmiermittel Wasser zu verwenden. Die Verwendung von Wasser führt jedoch zu veränderten Strömungsbedingungen im Lager. Im Rahmen dieses Beitrags werden verschiedene Aspekte der Strömung in wassergeschmierten Gleitlagern aufgeführt und Ergebnisse von Untersuchungen dargestellt.
Nutzung kleiner Fallhöhen - ein Beitrag aus Forschung und Entwicklung
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Die Energiewende und der steigende Energiebedarf führen auch zur Modernisierung und zum Neubau von Wasserkraftanlagen mit kleinen Fallhöhen. Die Nutzung dieser Fallhöhen wird durch die Forschungsarbeit an Wasserrädern an der Hochschule Darmstadt unterstützt. Dieser Beitrag beschreibt die Untersuchungen an einem Wasserrad nach Zuppinger und einem Dethridge Wheel hinsichtlich der ökologischen (Durchgängigkeit) und energetischen (Leistung) Optimierung.
Hochwasserschutz contra Wasserkraft - ein unlösbarer Konflikt?
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Die vorgestellte private Planungsvariante eines Hochwasserrückhaltebeckens zeigt, dass auch rein technische Bauwerke ein Gewinn für die gesamte Umgebung - und nicht alleine für den Hochwasserschutz - sein können. Dabei ist es unerlässlich, frühzeitig alle Beteiligten einzubeziehen und sich mit deren Vorstellungen auseinander zu setzen. Das bequeme Zurückziehen auf das einfache und fast immer zutreffende Argument 'Kosteneinsparung' kann nicht allein gelten, da bei Bauwerken mit Veränderung sowie Verlegung ganzer Flussläufe über zeitliche Dimensionen von 100 Jahren und mehr nachgedacht werden muss.
Wasserkraft in Baden-Württemberg - Stand und technische Entwicklungen
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Wasserkraft stellt in Baden-Württemberg die wichtigste erneuerbare Energiequelle zur Stromerzeugung dar. Sie lieferte 2012 6 % des Stromverbrauchs. Obwohl Wasserkraft seit weit über 100 Jahren im Einsatz ist und damit einen sehr hohen Reifegrad aufweist, gibt es dennoch zahlreiche Neuentwicklungen. Vor allem bezüglich Fischfreundlichkeit, Durchgängigkeit für Geschiebe und Nutzung geringer Fallhöhen gibt es technische Innovationen. Eine Auswahl aus diesen neuen Entwicklungen wird im Folgenden dargestellt.
Wasserkraftpotential einfach und effizient nutzen: StreamDiver®- Technologie von Voith
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Der StreamDiver ist eine neu entwickelte Kleinwasserkraftturbine. Die Turbine zeichnet sich durch eine kompakte Bauweise und modularen Aufbau aus. Voith bietet mit dem StreamDiver nun eine komplett öl- und fettfreie Turbine an. Die hydraulische Entwicklung und die Modellversuche werden am Institut für Strömungsmechanik und Hydraulische Strömungsmaschinen (IHS) der Universität Stuttgart in Zusammenarbeit mit Voith durchgeführt.
Experimentelle Untersuchungen an einem Wasserwirbel-Kraftwerk
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Da in der Literatur keine Anhaltswerte verfügbar sind, wurde im Rahmen dieser Arbeit ein mögliches Design für die Drallkammer eines Wasserwirbelkraftwerks entwickelt und in einem Modell im Maßstab 1: 9 getestet. Unterschiedliche Größen wurden variiert, um die bestimmenden Parameter zu erfassen. Dabei wurden Geschwindigkeiten und Leistungen an der Turbine gemessen. Der Durchmesser der Auslassöffnung hat den größten Einfluss auf
die Geschwindigkeiten und den Turbinenwirkungsgrad, der bei ca. 50 % liegt. Die Wirkungsgradverläufe zeigen eine große Abhängigkeit von der Fließtiefe im Oberwasser. Das Kraftwerk mit einem Anlagenwirkungsgrad von ca. 31 % ist demnach für kleine Fallhöhen geeignet.
Betriebsbereiche und Wirkungsgrade der Wasserkraftschnecke
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Wasserkraftschnecken werden seit 2001 kommerziell zur Stromerzeugung verwendet. Durch die vergleichsweise geringe Verbreitung gilt diese neue Niederdrucktechnologie noch als Nischenprodukt. Die vorliegende Arbeit bestätigt die Qualität der Technologie und zeigt weitere Verbesserungspotentiale auf. In umfangreichen Labormessungen wurden Wirkungsgrade für sieben Schneckentypen bei unterschiedlichsten Drehzahl-Durchfluss-Kombinationen und Achsneigungen gemessen und verglichen. Dabei zeigen sich sowohl ausgezeichnete Wirkungsgrade als auch die unterschiedlichen Auswirkungen von veränderten Gestaltparametern. Die Ergebnisse bieten eine zusätzliche Entscheidungsgrundlage für die Wahl der Wasserkraftmaschine und ihre Dimensionierung bei neuen Kraftwerksstandorten.
