Das bewegliche Wasserkraftwerk

Das bewegliche Kraftwerk wird von der Firma HSI Hydro Engineering GmbH aus Trier hergestellt.

Chancen & Probleme von Niederdruckanlagen

In Europa befinden sich noch viele ungenutzte Niederdruckstandorte mit Fallhöhen < 5 m. Diese Standorte können meist ohne Ausleitungsstrecke auskommen und gelten daher eher als genehmigungsfähig.

  • Die Anlagenleistung wird aus der (großen) Wassermenge generiert, weniger durch die Fallhöhe.
  • Große Wassermengen verlangen nach großen Bauwerken und Anlagenteilen.
  • Aufgrund der geringen Fallhöhe sollen die hydraulischen Verluste gering sein.
  • Die Anlagen sind sensibel bei Fallhöhenverlusten z. B. durch Geschiebeanlandungen.
  • Der Ertrag wird durch hohe Unterwasserstände verringert.
  • Neue Umweltauflagen verlangen nach Möglichkeiten des gefahrlosen Fischabstiegs.
  • Am besten sollte die Anlage gar nicht sichtbar oder hörbar sein.

Die spezifischen Erstellungskosten sind hoch.

Entwicklungsziel

Heute:

  • Anlagen werden individuell geplant, gebaut, mit unterschiedlichsten Turbinen und Anlagenteilen versehen.

Mögliche Zukunft:

  • Standardisierung des gesamten Krafthauses, Rechen, Turbine, Generator, inkl. Zu- und Ablauf.
  • Ein wiederholbares Design wird entwickelt (mit Hilfe modernster Simulationswerkzeuge)
  • Die Anlagenkomponenten werden für das System optimiert.
  • Die gesamte Anlage ist in der Wirkung bekannt.
  • Das Krafthaus kann “im Trockenen” zusammengebaut und getestet werden -> nur ein Hersteller.

Ziel: Die Erstellungskosten sollen sinken, der Ertrag & die Qualität sollen steigen.

Idee
  • Das Krafthaus sollte anhebbar sein, um Geschiebe direkt weiterzugeben.
  • Bauvereinfachung: Diese Bauform soll keinen zusätzlichen Geschiebefang o. ä. benötigen.
  • Es sollte optisch möglichst wenig auffallen.
  • Über das Krafthaus sollte der Fischabstieg möglich sein, aber auch die Geschwemmselweitergabe.
  • Die ungenutzte Energie bei erhöhten Abflüssen sollte zusätzlich genutzt werden können.
Entwicklungsschritt Generator-Turbinenkombination

Es kommt eine doppelt regulierte Kaplan Rohrturbine zum Einsatz. Der Vorteil hierbei ist, dass die Technik bekannt ist. Die Systemanlage soll einen sehr kompakten PMG beinhalten:

  • Einsatz unter Wasser, Kühlung nur durch die Mantelfläche.
  • Ersteinsatz & Test bei der WKA Faurndau.
  • Pelektr. ≈ 330 kW bei 214 1/min.

 

Standardisierung durch unterschiedliche Baugrößen

Es sind 5 standardisierte Baugrößen geplant:

– Q≈4 bis 25m3/s je Krafthauseinheit

Die kleinste Baugröße bis 5m Fallhöhe bzw. ca. 225 kW

Länge 8,65 m inkl. RRM
Breite: 2,50 m
Transporthöhe: 2,10 m
Transportgewicht: 18 t. inkl.RRM

 

Die größte Baugröße bis ca. 8,5 m Fallhöhe bzw. ca. 1,8 MW

Länge: 17,61 m inkl. RRM
Breite: 5,30 m
Transporthöhe: 4,20 m
Transportgewicht: 125 t. inkl. RRM
Erfahrungen

Bisherige Erfahrungen des ersten Probebetriebs der kleinsten geplanten Baugröße in Bad Sulza / WKA Sophienwehr:

  • Sehr guter Teillastwirkungsgrad !
  • Anlage ist im Betrieb akustisch nicht wahrnehmbar!
  • Bisher keinerlei Schwingungen feststellbar!
  • Die Rechenreinigung scheint sehr effizient.
  • Die technischen Grundlagen sind sehr vielversprechend.

Die größte geplante Baugröße ist bereits bebaut.
Die Inbetriebnahme war im Jahr 2010.

Hintergrund

Flüsse wurden zu deren Kultivierung begradigt und an Wehranlagen aufgestaut (mehrere 1.000 Stauhaltungen in Europa). Wehranlagen sind für Wanderfische nicht mehr durchwanderbar und frühere Laichgebiete sind nicht erreichbar. Verlandungs- und Verschlammungsgefahr von Stauhaltungen.

Politische Ziele:

  • Wiederherstellung der ökologischen Durchgängigkeit an bestehenden Wehranlagen
  • Ausbau der Gewinnung regenerativer Energie aus Wasserkraft

Widerspruch?! Die wirtschaftliche Nutzung der Wasserkraft an bestehenden Stauhaltungen mit geringem Gefälle ist daher sehr schwierig.

Überlegungen

Niederdruckwasserkraftwerke zur Nutzung geringer Gefällestufen zeichnen sich dadurch aus, dass diese:

  • mit nur geringem Eingriff in den bestehenden Stauhaltungen errichtet werden können
  • keine langen Ausleitungsstrecken benötigen
  • eine hohe Verfügbarkeit haben
  • sehr langlebig sind
  • nur geringe Leistungsschwankungen haben- die effizienteste Umsetzung erneuerbarer, – CO2 freier, regenerativer Energiegewinnung darstellt
  • dezentral errichtet werden können
Anforderungen

Zur Erfüllung aller hydrologischen, ökologischen und ökonomischen Belange ist zu berücksichtigen, dass:

  • keine Verschlechterung des Hochwasserquerschnittes verursacht wird.
  • eine ökologische Durchgängigkeit für flussauf- und flussabwärts wandernde Fische und Kleinlebewesen gegeben sein sollte.
  • keine Verlandung des Staubereichs und des Wiedereinleitungsbereichs auftritt.
  • keine Emissionen verursacht werden.
  • ein hoher Wirkungsgrad erzielt wird.
  • die Wasserkraftanlage sich unauffällig in das Landschaftsbild einfügt.
  • hohe Qualitätsanforderungen erfüllt werden.
  • eine optimale hydraulische Zu- und Abströmung gegeben ist.
  • kurze Bauzeiten und geringe Baukosten möglich sind.
  • auch niedrige Gefällestufen wirtschaftlich erschließbar werden.

Beim beweglichen über- und unterströmbaren Wasserkraftwerk werden in einem Bauwerk folgende Anlagenteile integriert:

  • das schwenkbare Krafthausgehäuse ersetzt einen beweglichen Wehrverschluss.
  • Gerinne zur Weitergabe der Sedimente bzw. des Geschiebes.
  • hydraulisch optimierter Zu- und Ablauftrichter.
  • am Einlauf ist ein besonders fischfreundlicher Rundbogenrechen installiert.
  • sohl- und oberflächennaher Fischabstieg.
  • seitlich neben dem Trog angeordneter Fischaufstieg.
Lösungsidee

Diese Konzeption bietet gegenüber herkömmlichen Ausführungen folgende Vorteile:

  • Verbesserung des Hochwasserabflusses ohne zusätzliche Bauwerke.
  • ökologische Durchgängigkeit für flussauf- und flussabwärts wandernde Fische und Kleinlebewesen
  • keine Verlandung des Staubereichs und des Wiedereinleitungsbereichs.
  • durch den Verzicht von Getrieben und dem Einsatz von PM Generatoren keine Emissionen.
  • sehr hoher Gesamtwirkungsgrad durch die optimierte Hydraulik und die Wahl der Maschinen-Komponenten.
  • hohe Energierückgewinnung bei Hochwasser durch Nutzung der Ejektorwirkung am Saugrohrende.
  • Robuste, langlebige und wartungsarme Technik.
  • kaum sichtbar, da ständig überströmt.
  • kurze Bauzeiten und geringe Baukosten aufgrund der einfachen Bauweise.
  • bei gleicher Jahresproduktion um bis zu 30 % günstigere Erstellungskosten.
Entwicklungsschritte
  • Das hydraulische Design der Gesamtanlage wurde am Institut für hydraulische Maschinen an der Universität Stuttgart optimiert.
  • Die kompakte Turbinen / Generatoreinheit mit einem Betriebswasser gekühltem Permanentmagnet erregten Synchrongenerator mit 330 kW bei n = 214 1/min (h > 96 %) ist seit März 2008 am Versuchsstandort Faurndau / Fils in Betrieb.
Umsetzung

Weltweit erstmalige Umsetzung und Inbetriebnahme des Systemkraftwerks in Bad Sulza / Thüringen:

Entwicklung und Herstellung der weltweit ersten beweglichen, über- und unterströmbaren Wasserkraftanlage für den Anlagenstandort Sophienwehr / Ilm in Bad Sulza.

Einweihung der Wasserkraftanlage Hausach

– Artikel der Baden-Online vom 20.09.2012 –

Natur und innovative Technik im Einklang!
Den Strom aus der regenerativen Quelle Wasser für 450 Haushalte liefert die Wasserkraftanlage des E-Werks Mittelbaden am Hausacher Hammerwehr schon seit vier Monaten. Am 19.09.2012 wurde sie mit Finanzminister Nils Schmid (rechts) offiziell in Betrieb genommen.

Umwelttechnikpreis Baden-Württemberg – 2011

Umweltminister Franz Untersteller verlieh am 6. Juli 2011 in Stuttgart den „Umwelttechnikpreis Baden-Württemberg“ für hervorragende und innovative Produkte in der Umwelttechnik. Der Umwelttechnikpreis würdigt die effizientesten und zugleich effektivsten Umwelttechnikprodukte des Landes. Für die Kategorie „Energieeffizienz” bekam die Hydro-Energie Roth GmbH den 1. Platz.

NEO2010 – Innovationspreis der TechnologieRegion Karlsruhe
Inbertiebnahme
Karlsruhe, 20.12.2010. Der Gewinner des NEO2010 steht fest. Am Freitagabend erhielt die Hydro-Energie Roth GmbH aus Karlsruhe den mit 20.000 Euro dotierten Innovationspreis der Technologie Region Karlsruhe im Rahmen einer feierlichen Preisverleihung im Konzernsitz der EnBW Energie Baden-Württemberg AG für ihr bewegliches über- und unter-strömendes Wasserkraftwerk. Mehr
Strom kommt künftig aus der Kinzig

Gengenbach, 02. Juli 2010. Vorsitzender Helmut Nitschke bezeichnete das 3,8 Millionen-Projekt, das die Wasserkraft der Kinzig nutzt, als “innovativen und ökologischen Meilenstein” in der 100-jährigen Geschichte des Unternehmens. mehr

Es fließt noch mehr sauberer Strom

Gengenbach 2.Juli 2010. Nach rund einjähriger Bauzeit feierten das E-Werk Mittelbaden und die Hydro-Energie Roth GmbH gestern am Gengenbacher Kinzigwehr die Einweihung ihres Wasserkraftwerks. Diese 3,8 Millionen Euro teure und EU-geförderte Anlage sei weltweit einmalig, wie es hieß, und übertreffe sogar die hohen Erwartungen. mehr

Schwertransport erreicht Gengenbach

Am 19. März 2010 um 3 Uhr morgens haben zwei Schwertransporter das im Bau befindliche neue Wasserkraftwerk der E-Werk Mittelbaden Wasserkraft GmbH & Co. KG in Gengenbach erreicht. Geladen hatten sie tonnenschwere Komponenten. mehr

INNO REPORT – Ausgabe 2/2009
Kleine Flüsse, große Wirkung: Neue Wasserkraftanlage feiert Weltpremiere

In Bad Sulza wurde die weltweit erste Pilotanlage einer neuartige Wasserkraftanlage für kleine Flüsse mit geringe Fallhöhen in Betrieb genommen. Die Innovationen: bewegliche Unter-Wasser-Kraftanlage, über- und unterspülbar, mit geringen Eingriffen in bestehende Wehre integrierbar, als kostensparende Modul-Bauweise. Das Gehäuse ist besonders umweltschonend, da Fische, Geröll und Treibgut die Anlage darüber und darunter passieren können und die Wanderung von Fischen gegen den Strom möglich ist. Pilotanlage und Studie fördert die DBU mit 285.000 Euro. Die Anlage liefert 400.000 kW/a Strom -Energie für mehr als 100 Haushalte.

Pressemeldung 07.07.2009 – Wasserkraft im Offenburger Naherholungsgebiet

Es wird das zweite von drei neuen Wasserkraftwerken an der Kinzig: Nächste Woche beginnen die Bauarbeiten am Großen Deich in Offenburg. Die Baustelle ist aber auch so etwas wie eine Operation am offenen Herzen des Offenburger Gemüts. Warum?

weiter lesen: www.badische-zeitung.de

Pressemeldung 14.03.2009 – Kinzig bleibt Gewässer erster Ordnung

Willstätter wurden über den Neubau eines Wasserkraftwerks an der neuen Kinzig informiert. Erste Informationen zum Bau eines neuen Wasserkraftwerks an der Kinzig am Willstätter Ortsrand gab es in einer Bürgerversammlung.

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