Das bewegliche Wasserkraftwerk

Wasserkraft gilt als einer der ältesten erneuerbaren Energieformen und wird weltweit zur Stromerzeugung eingesetzt.

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Fischtreppe
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Effizienz – im Einklang mit der Umwelt

Wasserkraft gilt als einer der ältesten erneuerbaren Energieformen und wird weltweit zur Stromerzeugung eingesetzt. Allerdings beeinträchtigen Wasserkraftanlagen die Gewässer – unter anderem verringern sie deren Durchgängigkeit. Bewegliche Wasserkraftwerke setzen hier an: Das Gehäuse, in dem die Anlage integriert ist, befindet sich unter der Wasseroberfläche. Dieses Gehäuse wird im Hochwasserfall angehoben und die Anlage damit zu einer Wehröffnung, was den Hochwasserabfluss deutlich verbessert. Eine zusätzliche Abschwemmklappe auf dem Gehäuse dient der Feinregulierung des Abflusses und der effektiven Weitergabe von ankommendem Schwemmgut. Damit ist die Durchgängigkeit des Gewässers gewährleistet. Kiesschütze und weitere Einrichtungen zur Hochwasserentlastung, wie bei konventionellen Anlagen üblich, werden damit überflüssig.

 

Rentabilität – geringe Kosten, solide Technik, mehr Ertrag.

Der Bau eines beweglichen Wasserkraftwerkes ist durch die einfache Bauweise im Vergleich zu konventionellen Anlagen schneller und kostengünstiger zu realisieren. Die Anlage wird komplett vormontiert, so dass der Aufwand auf der Wasserbaustelle auf ein Minimum sinkt. Ein weiterer Vorteil ist die schnell durchführbare Baumaßnahme in der Niedrigwasserzeit. Die eingesetzte Technik ist grundsolide, wartungsarm und bringt bei Hochwasser große Vorteile. In den beweglichen Wasserkraftwerken werden hocheffiziente Turbinen und Generatoren eingesetzt. Zudem lässt sich das Energiepotenzial von Gewässern durch eine intelligente Steuerung des beweglichen Systems optimal nutzen – bei allen Wasserständen. Das führt zu dauerhaft mehr Ertrag, wie zwei Demonstrationsanlagen in Kinzig bei Gengenbach (530 kW) und Offenburg (450 kW) zeigen. Durch höhere Gefälle werden hier im Hochwasserfall Leistungssteigerungen von bis zu 45 % erzielt.

 

Einklang von Natur und Technik

Weil die beweglichen Wasserkraftwerke über- und unterströmbar sind, entsteht keine undurchlässige Barriere für Lebewesen und Geschiebe. Im Verhältnis zu konventionellen Kraftwerken sind die Eingriffe in das Umfeld auf ein Minimum reduziert. Die ökologischen und landschaftlichen Eingriffe beim Bau sind sanft und das unter Wasser liegende Krafthaus mit der integrierten Turbine sorgt für einen besonders leisen Betrieb. Bei bisher zwei durchgeführten Fischmonitorings hat sich gezeigt, dass von der Anlage keine Mortalität für Fische ausgeht. Sie können gefahrlos über die Anlage abschwimmen; Rundbogenrechen, Fischaufstiege und Abschwemmklappe ermöglichen die gefahrlose Passage. Da sich der Einstieg nahe am Saugrohr befindet ist er für die Fische sehr gut auffindbar.

Umströmung – für mehr Leistung.

Diese Kleinwasserkraftanlagen sind dafür geeignet, schwer erschließbare Stauhaltungen und Querbauwerke, die bisher aus ökologischen oder hochwasserschutztechnischen Gründen nicht genehmigungsfähig waren, nutzbar zu machen. In einem von der DBU geförderten Projekt der Partner HydroEnergie Roth in Karlsruhe, HSI Hydro Engineering in Trier und Krebs&Aulich in Derenburg wurde das Konzept entwickelt. Das hydraulische Gesamtdesign wurde mit dem Institut für Hydraulische Strömungsmaschinen der Universität Stuttgart und der TU München optimiert. Es zeichnet sich durch die optimale An- und Abströmung des Systems und durch das Nutzen des sogenannten Ejektoreffektes im Hochwasserfall aus. Dieser Effekt steigert die Leistung bei Hochwasser um bis zu 25 % gegenüber konventionellen Anlagen durch ein hydraulisches Design, bei dem ein besonderes Augenmerk auf dem Saugrohr und dem Trogbauwerk liegt. Dadurch kann ein hoher zusätzlicher Energiegewinn bei der Umströmung des Saugrohres erzielt werden. Der hohe Anlagenwirkungsgrad wird auch durch das Zusammenspiel der doppelt regulierten Kaplan-Rohrturbine mit direkt gekoppeltem permanentmagnetisch erregtem Synchrongenerator generiert. Der Generator wird ohne Umrichter betrieben, weist im Teillastbereich sehr hohe Wirkungsgrade aus und erreicht Spitzenwirkungsgrade über 98 % und die Gesamt­anlage dadurch von über 90 %.

 


 

Projektthema:
Realisierung einer Versuchsanlage des beweglichen, über- und unterströmbaren Wasserkraftwerks

Projektdurchführung:Hydro-Energie Roth GmbH
Zehntstraße 2
76227 Karlsruhe
Telefon:    0721 | 476 88 62
info@hydroenergie.de
www.hydroenergie.de
www.das-bewegliche-wasserkraftwerk.de

Kooperationspartner
HSI Hydro Engineering GmbH
Schiffstraße 3
54293 Trier/Germany
Telefon:    0651 | 995 620-0
info@hsihydro.de
www.hsihydro.de

AZ 24839