Fachartikel Wasserkraftnutzung

Nutzung von Batteriespeichern im Rahmen der Netzampel
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (11/2020)
Die Zunahme erneuerbarer Stromerzeugung sowie flexiblen Stromverbrauchern im Verteilnetz erfordert neue Koordinierungskonzepte zur Nutzung der dort bestehenden Flexibilität wie im Rahmen des Engpassmanagements. Ein Ansatz ist das quotenbasierte Netzampelkonzept, mit dem in der gelben Ampelphase prognostizierte Engpässe vermieden und in der roten Phase unvorhergesehene Engpässe im Echtzeitbetrieb beherrscht werden. Steuerbare Kundenanlagen wie Batteriespeicher können in beiden Phasen den sicheren Betrieb des zukünftigen Stromnetzes unterstützen.

Gastransportnetze als Partner der Energiewende - Herausforderungen und Potenziale
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (11/2020)
Die Gastransportsysteme werden einen wichtigen Beitrag zum Gelingen der Energiewende leisten. Zunächst ist der Einsatz von Gas anstelle anderer fossiler Brennstoffe eine schnell wirksame und effektive Maßnahme zur Verlangsamung des Anstiegs der COâ‚‚-Emissionen. Eine Umstellung des Energieverbrauchs auf regenerativ erzeugten Strom erfordert einen Ausbau der Energietransportsysteme. Auch hier können die Gasnetze einen wichtigen Beitrag leisten, indem klimaneutral erzeugte Gase transportiert und verteilt werden.

Aufwertung der Wasserkraft bei wasserrechtlichen Abwägungsentscheidungen
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (11/2020)
Die Entwicklung des wissenschaftlichen Kenntnisstands wie auch der gesellschaftlichen und politischen Aufmerksamkeit ist in Deutschland in das Klimaschutzgesetz mit verbindlichen Klimazielen gemündet. Die Wasserkraft stellt einen wichtigen Baustein der notwendigen und dringlichen Energiewende dar. Soweit Konflikte mit der Gewässerökologie sich als Hemmnis darstellen, sind diese über das wasserrechtliche Ausnahmeregime einzelfallbezogen lösbar. Die Rechtsprechung erkennt dies zunehmend an. Die zuständigen Behörden sind verpflichtet, im Rahmen der Verhältnismäßigkeit den Belangen der Wasserkraft angemessen Rechnung zu tragen.

Sind Pumpspeicher eine aussterbende Spezies?
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (11/2020)
Pumpspeicher gelten manchen aufgrund gesunkener Strompreisdifferenzen, hoher Abgabenlast und langen Planungsprozessen als nicht mehr zeitgemäße Technologie zur Energiespeicherung. Doch die Randbedingungen und damit die Einsatzmöglichkeiten haben sich aufgrund der volatileren Stromerzeugung stark gewandelt. Weg von reinen Arbitragegeschäften sind heute die Bereitstellung von Flexibilität und Systemdienstleistungen gefragt. Die positiven Eigenschaften von Pumpspeichern rücken also wieder in den Fokus. Gleichzeitig machen europäische Bestrebung zur einheitlichen Vergütung von Systemdienstleistungen ebenso Hoffnung wie die verpflichtende Definition von Energiespeichern als eigenständiges Element des Energiesystems.

Erweitertes Entwurfskonzept für Entsanderanlagen an Wasserkraftwerken
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (10/2020)
An Mittel- und Hochdruckwasserkraftwerken kommen Entsanderanlagen zur Reduktion der Sedimentfracht sowie -korngröße im Triebwasser zum Einsatz, um damit die Hydroabrasion von Stahlwasserbauteilen und Maschinentechnik zu vermindern. Die Intensität der Hydroabrasion steht im direkten Zusammenhang mit der Absetzleistung der Entsanderanlage. Basierend auf einem hybriden Ansatz wurde ein erweitertes Entwurfskonzept für Entsanderanlagen als ganzheitlicher Ansatz entwickelt. Dies ermöglicht eine optimierte und belastbare Auslegung neuer Anlagen.

Wie wird ein Unterhaltungsverband klimaneutral?
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (10/2020)
Vorrangige Aufgabe von Unterhaltungsverbänden ist es, für eine ordnungsgemäße Entwässerung ihres Verbandsgebietes zu sorgen. Wenn zu diesem Zweck 150 Schöpfwerke mit Stromkosten von rd. 800.000 € pro Jahr betrieben werden müssen, stehen Themen wie Nachhaltigkeit und Klimaschutz zunächst hintenan. Eine Analyse bestätigt, dass es möglich ist, bis 2035 die Klimaneutralität zu erreichen.

Erstes Schachtkraftwerk an der Loisach in Großweil am Netz
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (9/2020)
Nach langjähriger Forschung und Entwicklung wurde das von der TU München entwickelte und patentrechtlich geschützte Konzept Schachtkraftwerk als erste große Pilotanlage bei 2,5 m Fallhöhe und 2 * 11 m³/s Turbinenabfluss in der Loisach bei Großweil (Oberbayern) im Zweischachtdesign realisiert und Anfang 2020 in Betrieb genommen.

Untersuchung von dynamischer Stauzielregelung hinsichtlich der Stauwurzelentwicklung
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (5/2020)
In Zeiten der Energiewende und dem intensivierten Ausbau von erneuerbaren Energiesystemen stellt dieser Artikel einen Optimierungsansatz für die Laufwasserkraft vor - die dynamische Stauzielregelung. Deren Grundidee ist es, staubeeinflusste Fließgewässerabschnitte über das Betriebsregime einer Wasserkraftanlage gleichmäßiger zu nutzen. Anders als bei der herkömmlichen Stauzielregelung wird die Stauwurzel bei steigenden Abflüssen nicht an das Querbauwerk herangedrückt, sondern wird durch das temporäre Anheben des Stauziels in seiner Lage gehalten. Daraus wird für die höheren Durchflüsse eines Betriebsregimes eine größere Fallhöhe generiert. Dies wirkt sich, wie an einem Beispiel gezeigt werden kann, direkt auf die Leistung und in Zusammenspiel mit der Abflussdauerlinie auf die Jahresarbeit der Anlage aus. Somit stellt die dynamische Stauzielregelung eine umweltverträgliche, energiewirtschaftliche Optimierung für Laufwasserkraftanlagen dar.

Hybride Modellierung der hydrodynamischen Prozesse in unterirdischen Pumpspeicherreservoirs - Kurzfassung und Folgeentwicklungen
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (5/2020)
Dieser Fachaufsatz stellt eine Kurzfassung und Informationen zu Folgeentwicklungen der Dissertation 'Hybride Modellierung der hydrodynamischen Prozesse in unterirdischen Pumpspeicherreservoirs' dar. Der Fokus liegt auf der Analyse der grundlegenden hydrodynamischen Prozesse sowie auf den für potenzielle unterirdische Pumpspeicherreservoirs entwickelten Bemessungsansätzen. Deren Kenntnis stellt die Grundlage für eine erfolgreiche Realisierung der Speicherkraftwerke dar und muss in deren zukünftige Planung und Projektierung miteinbezogen werden.

Treibhausgasemissionen von Strom aus Wasserkraft
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (5/2020)
Für die klimaseitige Bewertung einer Strombereitstellung aus Wasserkraft müssen direkte und indirekte Treibhausgasemissionen (u. a. aus Bau, Instandhaltung, Rückbau) berücksichtigt werden. Mithilfe der Methode der Ökobilanzierung werden diese nachfolgend in Bezug auf 1 kWh erzeugten Strom ermittelt. Dazu wurden modellhaft Materialverbrauch, Stoff- und Energieflüsse sowie direkte und indirekte Emissionen verschieden großer deutscher Laufwasserkraftwerke quantifiziert.

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Literaturtip:
 
zu www.energiefachbuchhandel.de
 

 
Tagungsband vom 12. Anwenderforum Kleinwasserkraftwerke 2009 / OTTI e.V.