Fachartikel Wasserkraftnutzung

Der spannende Geothermiemarkt Türkei
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (2/2016)
Einer der momentan interessantesten Geothermiemärkte ist die Türkei, die aufgrund ihrer besonderen geologischen Lage ein enormes geothermisches Potenzial aufweist. Mit einem Wachstum von mehr als 500 MW installierter elektrischer Leistung in den letzten sechs Jahren, davon 100 MW allein in 2015, zeigt die geothermische Entwicklung des Landes eine hohe Dynamik. Auch in der geothermischen Wärmenutzung befindet sich die Türkei mit zahlreichen Fernwärmenetz-Projekten und anderen industriellen Anwendungen in einer Vorreiterrolle. Und ein Ende ist nicht in Sicht: Sowohl Investitionen wie auch geothermische Ressourcen sind noch nicht ausgeschöpft und viele weitere Anlagen befinden sich im Bau.

Lange Lebensdauer für Wasserkraftwerkskomponenten
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (2/2016)
Die 1.440 m lange Druckschacht-Panzerung bzw. -leitung eines Großprojekts der TIWAG-Tiroler Wasserkraft AG wird eine der höchstbelasteten in den Alpen sein. Üblich sind für diese Stahlwasserbauwerke Gebrauchsdauern von 70 Jahren. Um einen sicheren Betrieb für mindestens 100 Jahre zu gewährleisten, gehen die Beteiligten neue Wege - sowohl hinsichtlich der Stahlwerkstoffe als auch deren Verarbeitung. Der neue Stahl alform S580/820 M bildet mit seinen erstmals realisierten Spezifikationen und den sich daraus ergebenden Eigenschaften einen wesentlichen Lösungsansatz. Doch gleichzeitig sind aufgrund der hohen Anforderungen auch in der Fertigung neue Ideen gefragt.

Landeswasserversorgung nutzt erzeugten Strom zukünftig selbst
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (11/2015)
Aus wirtschaftlichen Gründen und zur Sicherstellung der Notversorgung verlegt die Landeswasserversorgung derzeit ein 80 Kilometer langes Energietransportkabel, um den in Trinkwasserturbinen erzeugten Strom zukünftig selbst zum Betrieb der Förderpumpen im Wasserwerk Langenau zu nutzen.

Bürgerbeteiligung bei Großprojekten
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (10/2015)
Großprojekte stehen häufig im Fokus der Öffentlichkeit. Ein Beispiel dafür ist das von der Schluchseewerk AG geplante Pumpspeicherwerk Atdorf im Südschwarzwald. Das in Deutschland vielbeachtete Vorhaben gilt als eines der Leuchtturmprojekte der Energiewende. Aufgrund des Natureingriffs ist es vor Ort umstritten, landesweit jedoch als notwendiger Baustein zur Integration der erneuerbaren Energien anerkannt.

Teilnahme von Kleinwasserkraftwerken am Regelenergiemarkt
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (10/2015)
Für die Sicherstellung der Systemstabilität im Stromnetz bedarf es Regelenergie. Durch die Teilnahme an einem virtuellen Kraftwerk können auch Kleinwasserkraftwerke diese Systemdienstleistung gegenüber dem Übertragungsnetzbetreiber erbringen und somit zur kurzfristigen Versorgungssicherheit beitragen. Technisch sind Kleinwasserkraftwerke dabei aufgrund ihrer hohen Reaktionsfähigkeit sowohl für die Tertiär- als auch für die technisch anspruchsvollere Sekundärregelreserve gut geeignet. Für den Betreiber lassen sich durch die Regelenergievermarktung substantielle Zusatzerlöse erzielen.

Kleinwasserkraftwerke im Inselbetrieb
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (10/2015)
Viele kritische Verbraucher, z. B. Wasserversorgungen oder Krankenhäuser, aber auch spezielle Industrieunternehmen, z. B. Aluminiumschmelzen, benötigen eine sichere Stromversorgung, da es sonst bei einem längeren Ausfall zu immensen Schäden kommen kann. Wasserkraft ist eine zuverlässige Energiequelle. Sie kann deshalb den 'Notstrom" für solche Anlagen im Netz-Störungsfall zur Verfügung stellen. Dazu ist es erforderlich, dass die Anlagen entsprechend ausgestattet sind und über geeignete Regler verfügen, die einen stabilen Inselbetrieb erlauben. An einem Beispiel werden verschiedene Randbedingungen und Anforderungen diskutiert.

Herausforderungen und Chancen für die Kleinwasserkraft
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (10/2015)
Durch die Energiewende und durch die Zunahme an ökologischen Auflagen ergeben sich neue Herausforderungen, aber auch Chancen für die Wasserkraft. Dies führt zum einen zu neuen Entwicklungen an Turbinen und an Peripherie-Einrichtungen. Beispielhaft seien hier neue standardisierte Turbinen sowie Fischschleusen und Fischaufzüge genannt. Aber auch in der Betriebsführung ergeben sich neue Möglichkeiten, z. B. Vermarktung von Regelenergie beim Zusammenschluss mehrerer Kraftwerke zu einem virtuellen Kraftwerk und Bereitstellung von Notstromeigenschaften durch den Inselbetrieb einzelner Anlagen. Dies kann zu einer besseren Vermarktung und damit zu einer erhöhten Wirtschaftlichkeit der Anlagen führen.

Entwicklung einer modularen axialen Entspannungsturbine zur Energierückgewinnung
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (10/2015)
In vielen industriellen Prozessen bleibt die Druckenergie ungenutzt. Die Umwandlung von Druckenergie in elektrische Energie erhöht die Energieeffizienz der Anlagen. Aus dem modularen Aufbau der Entspannungsturbine und dem Vorteil von Axialturbinen hinsichtlich der Vermeidung von Druckstößen resultiert das hohe Potenzial der Turbine für den Einsatz in industriellen Prozessen. Variable Rad- und Stufenabstände erlauben detaillierte Untersuchungen auftretender Rotor-Stator-Interaktionen. Die optische Zugänglichkeit ermöglicht umfassende Kavitationsuntersuchungen.

Entwicklung eines verlustarmen Stabprofils für Rechen mit kleiner lichter Weite
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (10/2015)
In Wasserkraftwerken werden Rechen zum Schutz der Turbine vor Schmutz und zur Abweisung von Fischen eingesetzt. Aus Fischschutzgründen ist es von Vorteil, Rechen mit kleinen lichten Weiten zu verwenden. Die Verringerung der lichten Weite führt jedoch zu höheren Verlusten. Deshalb ist es notwendig, die Profilgeometrie auf die Erfordernisse bei Rechen mit kleinen lichten Weiten anzupassen. Dieser Beitrag zeigt die Entwicklung eines verlustarmen Stabprofils für Rechen mit kleiner lichter Weite.

Hydraulische Entwicklung einer Axialmaschine - Vergleich zwischen Simulation und Messung
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Die Leistungsfähigkeit von Niedergefällsmaschinen hängt stark von der Saugrohrströmung ab. Um das Betriebsverhalten solcher Turbinen besser zu verstehen, wird eine Propellerturbine mit 4 Laufradschaufeln mit zwei Turbulenzmodellen simuliert und die Ergebnisse anschließend mit experimentellen Messergebnissen verglichen. Die instationären Simulationen eines Volllastbetriebspunktes werden mit einem RANS-Turbulenzmodell und mit einem hybriden RANS-LES-Modell durchgeführt. Außerdem wird für beide Turbulenzmodelle ein Vergleich des Strömungsfeldes im Saugrohr durchgeführt.

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Literaturtip:
 
zu www.energiefachbuchhandel.de
 

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