Regenerative Energie
Das Wasserkraftpotenzial Österreichs im Spannungsfeld von Umweltpolitik und Klimawandel
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Das theoretische Wasserkraftpotenzial Österreichs wird auf mindestens 75 000 GWh/a geschätzt, wovon bereits 35 300 GWh/a ausgebaut sind. Vom verbleibenden Potenzial könnten ca. 18 000 GWh/a technisch und wirtschaftlich sinnvoll genutzt werden. Lässt man die Potenziale in hochsensiblen Gebieten (Nationalparks, Welterbestätten) unberücksichtigt, reduziert sich dieser Wert auf ca. 13 000 GWh/a. Gemäß der österreichischen Energiestrategie sollen von diesem Potenzial bis 2015 insgesamt 3 500 GWh/a durch Optimierung bestehender Anlagen oder Errichtung neuer Kraftwerke gehoben werden, was teilweise im Konflikt mit den Anforderungen der europäischen Wasserrahmenrichtlinie steht. Erzeugungseinbußen ergeben sich zukünftig möglicherweise aus Umweltauflagen und Folgen des Klimawandels.
Fischabstiegs- und Fischschutzanlagen an der Wasserkraftanlage ECI-Centrale in Roermond/Niederlande
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Die Wasserkraftanlage ECI-Centrale und deren Stauwehr sind das unterste Wanderhindernis in der Eifel-Rur, in der auf niederländischer und deutscher Seite die Wiederansiedlung von Lachs und Meerforelle betrieben wird. Zum Schutz der abwandernden Fische an diesem strategisch wichtigen Standort wurde ein 10-mm-Feinrechen mit einem Durchfluss von 16 m³/s sowie ein oberflächennaher und ein sohlennaher Bypass errichtet. Die bisherigen Ergebnisse des Monitorings zeigen, dass eine große Zahl von Fischen und Fischarten die Abstiegseinrichtungen nutzt. Der Betrieb der Wasserkraftanlage wird durch den Fischschutzrechen nicht beeinträchtigt.
Herausforderungen des heutigen wasserbaulichen Versuchswesens mit drei Beispielen
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Die meisten technischen Universitäten oder Hochschulen, welche Bauingenieure ausbilden, verfügen seit annähernd 100 Jahren über wasserbauliche Laboratorien. Darin werden mittels physikalischer Modellierung Elemente von Talsperren, Wasserkraftwerken oder Hochwasserschutz-Maßnahmen überprüft und optimiert. Mehrmals wurde dieser klassischen Methode bereits das Ende vorausgesagt, trotzdem sind die Versuchsanstalten ausgebucht. Die Autorenumreißen den Wandel der Branche und geben drei Beispiele dazu.
Entwicklungen in der Energiepolitik - Auswirkungen auf die Wasserkraft
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Durch die Energiewende, die von der deutschen Bundesregierung im Sommer 2011 eingeleitet worden ist, ist erstmalig ein langfristiger Fahrplan für Eckpunkte einer Energielandschaft 2050 veröffentlicht worden. Durch die zunehmende Fokussierung auf Energieeffizienz, den Ausbau erneuerbarer Erzeugungskapazitäten und der Ausweitung der Energieimporte wird sich die Struktur des Strommarktes deutlich ändern. Die Wasserkraft spielt gemäß den Energieszenarien der Bundesregierung dabei nur eine untergeordnete Rolle, die sich weitgehend auf den Zubau von Pumpspeicherkraftwerken im In- und Ausland konzentrieren
wird, um das volatile Stromaufkommen aus Wind- und Sonnenenergie auszugleichen.
Wasserkraft als Netzdienstleister am Beispiel der E.ON Wasserkraft GmbH
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Wasserkraftanlagen erbringen umfassende Netzdienstleistungen sowohl für das öffentliche 50-Hz-Drehstromnetz als auch fur das 16,7-Hz-Netz der Deutschen Bahn. Innerhalb des Erzeugungsportfolios der E.ON in Deutschland erwirtschaften Wasserkraftanlagen den größten Anteil an Erlösen aus Systemdienstleistungen (Primärregelung, Sekundärregelung und Minutenreserve). Trotz des naturgemäß begrenzten Ausbaupotenzials der Wasserkraft in Deutschland sind Erweiterungen im Bereich der Netzdienstleistungen möglich. Dieser Beitrag erläutert die verschiedenen Aspekte der Netzdienstleistungen, die die Wasserkraft erbringt.
Wasser als Energiespeicher - neue Ideen und Konzepte
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Die Speicherung elektrischer Energie hat große Bedeutung für den Ausgleich der Schwankungen zwischen Strombedarf und Stromproduktion. Infolge der in Mitteleuropa massiv zunehmenden Einspeisungen von Strom aus erneuerbaren Energien und dem politischen Entschluss Deutschlands, aus der Atomkraft bis zum Jahre 2022 vollständig auszusteigen, steigt der Speicherbedarf weiter an. Die wichtigste Technologie für die großtechnische Speicherung elektrischer Energie ist die Pumpspeicherung. Andere Speichermethoden weisen im Vergleich erhebliche Nachteile auf. Eine Reihe von neuen Ideen und Konzepte zur Nutzung von Wasser als Energiespeicher jenseits konventioneller Pumpspeicher liegt bereits vor. Gegenwärtig werden z. B. an der Universität Innsbruck hydraulische Großenergiespeicher nach den Power-Tower- und Buoyant-Energy-Konzepten entwickelt.
Pumpspeichertechnologien im Vergleich
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Nach heutigem Stand der Technik stellen Pumpspeicherkraftwerke die einzig zuverlässige, wirtschaftlich tragfähige und ökologisch sinnvolle Speichermöglichkeit für elektrischen Strom dar. Die unterschiedlichen technischen Lösungen, die jeweils besten Anwendungsmöglichkeiten und neusten Forschungsergebnisse für Pumpspeicherkraftwerke werden in diesem Fachbeitrag vorgestellt. Potenziale für den Bau von Pumpspeicherkraftwerken gibt es weltweit zahlreich. In Europa, wo diese Technologie zur Stromerzeugung aus Wasserkraft seit langem angewendet wird, existieren neue Standorte mit vorwiegend besonderen technischen Anforderungen. Bestehende Pumpspeicherkraftwerke stehen zur Modernisierung, zur Leistungserhöhung und teilweise zum Ausbau an. Der Bedarf für zuverlässige Stromspeicherung durch Pumpspeicherkraftwerke ist hoch. Die Bereitschaft, in den Ausbau zu investieren, jedoch verhalten, da sich die ökonomischen Rahmenbedingungen durch die verringerte Preisdifferenz zwischen Grundlast- und Spitzenlastbereitstellung zwischenzeitlich deutlich verschlechtert haben.
Entgasung in einem Kammerwasserschloss
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Für das geplante Pumpspeicherkraftwerk (PSKW) Atdorf im Schwarzwald, wird an einem physikalischen Modell am Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft der technischen Universität Graz das instationäre hydraulische Verhalten des Wasserschlosses untersucht. Zur Verbesserung der Aussage des Modellversuches wird eine hybride 3-D-numerische Simulation mit Hilfe des Programmes Ansys CFX® durchgeführt.
Ein Wasserkraft-Projekt der absoluten Superlative
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Höchste Anforderungen an Technik, Logistik und Know-how: Andritz Hydro in Ravensburg stattet die drittgrößte Wasserkraftanlage der Welt - Guri II in Simón Bolívar in Venezuela - mit den drei größten Turbinenlaufrädern aus, die jemals in Deutschland gebaut wurden. Der Auftrag für das Projekt erfolgte im Jahr 2006, die Arbeiten erstrecken sich über mehrere Jahre. Die erste Turbine wurde bereits ausgeliefert, im Juli 2011 in Betrieb genommen und liefert inzwischen Strom. Auch an der zweiten Maschine, die schon im Vorjahr in Venezuela eingetroffen ist, laufen derzeit die Arbeiten. In Kürze soll in Ravensburg die Fertigung des dritten Laufrades beginnen.
Monopfahlgründung für Gezeitenturbine in Schottland
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Im Zuge der Energiewende erlangen neue Formen der Energiegewinnung
Bedeutung, die noch vor wenigen Jahrzehnten technisch nicht realisierbar waren. Dazu gehört die Nutzung von Meeresströmungen. Im Testgebiet des European Marine Energy Centers (EMEC) in Orkney, Schottland, gelang es, unter schwierigsten äußeren Bedingungen auf dem Meeresgrund die Gründung eines Monopfahls zur Installation einer Gezeitenturbine herzustellen.
