9.2 Niederdruckanlagen Lage im Fluss Flusskraftwerke und Ausleitungskraftwerke Krafthaus Wehranlage

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1 9. Wasserkraftanlagen 9.1 Allgemeines Wasserkraft und Umwelt Wasserkraftpotential Prinzip der Wasserkraftnutzung Einteilung der Wasserkraftanlagen 9.2 Niederdruckanlagen Lage im Fluss Flusskraftwerke und Ausleitungskraftwerke Krafthaus Wehranlage Stauhaltung 9.3 Hochdruckanlagen Talsperrenkraftwerke Ausleitungskraftwerke Triebwasserleitungen Kavernenkraftwerke 9.4 Pumpspeicherwerke Prinzip der Pumpspeicherung und Bauweisen Maschinensätze 9.5 Meeresenergie 9.1

2 9.1 Allgemeines Wasserkraft und Umwelt Wasserkraftpotential Prinzip der Wasserkraftnutzung Hydromechanische Energiebilanz Q B : Bemessungsabfluss H : Spiegeldifferenz (bzw. nutzbare Fallhöhe / Nettofallhöhe) Satz von Bernoulli: g Q B 2 vo 2g z 0 h 0 g Q B 2 vu 2g z u h u H Hydromechanische Leistung: P B ges g Q B H Leistungsbilanz a) im ungenutzten Gewässer b) im genutzten Gewässer 9.2

3 9.1.4 Einteilung der Wasserkraftanlagen Einteilung nach der Fallhöhe Einteilung nach der Wassernutzung Einteilung der Wasserturbinen Turbinen Gleichdruckturbinen Überdruckturbinen Pelton - Turbine Durchströmturbine Francis - Turbine Kaplanturbine 9.3

4 Merkmale der Wasserturbinen 9.4

5 Einsatzbereiche von Turbinen bei großen Wasserkraftanlagen Wirkungsgrade von Turbinen (in Bezug auf Ausbaudurchfluss) 9.5

6 9.2. Niederdruckanlagen Lage im Fluss Flusskraftwerke und Ausleitungskraftwerke Typen von Niederdruckanlagen in Lageplan und Längsschnitt; a) Flusskraftwerk b) Ausleitungskraftwerk (Kanalkraftwerk) 9.6

7 9.2.2 Krafthaus Krafthaus mit a) vertikalachsiger Kaplanturbine, b) horizontalachsiger Rohrturbine, 1 Kaplanlaufrad, 2 Leitapparat, 3 Generator, 4 Kran, 5 Rechenreinigungsmaschine 9.7

8 Krafthausquerschnitt der Innstufe Neuötting Wehranlage Wehrquerschnitt der Innstufe Neuötting 9.8

9 Blockbauweise, Beispiel: Lageplan der Innstufe Ering 9.9

10 9.2.4 Stauhaltung Lageplan und Längsschnitt einer Stauhaltung bei Töging Staffelungsarten bei Kraftwerksketten: a) aussetzend b) aneinandergereiht c) übergreifend 9.10

11 9.3. Hochdruckanlagen Talsperrenkraftwerke Ausleitungskraftwerke Konstruktive Möglichkeiten für Hochdruckanlagen a) Talsperrenkraftwerk und b) Ausleitungskraftwerk Typisches, dreifach gegliedertes Kraftwerk: Bleilochtalsperre, Obere Saale 9.11

12 Grundriss und Schnitt des Talsperrenkraftwerks Burgkhammer z e h v Schematische Darstellung einer Hochdruckanlage mit Peltonturbine T, Generator G und Transformator (Trafo) 9.12

13 hydraulische Verluste bei verschiedenen Turbinen 9.13

14 Überhöhter Längsschnitt durch ein Hochdruckspeicherwerk. 1 Fassung in einem Nebeneinzugsgebiet, 2 Überleitungsstollen als Freispiegelstollen, 3 Stausee, 4 Druckstollen, 5 Wasserschloss, 6 Druckschacht, 7 Kavernenzentrale, 8 Unterwasserstollen entweder als Freispiegel- oder Druckstollen Querschnitt durch eine oberirdische Zentrale einer Hochdruckanlage. Vertikalachsige Francisgruppen (Pradella im Engadin): 1 Verteilleitung, 2 Kugelschieber, 3 Francisturbine, 4 Saugrohr mit Abschlussmöglichkeit (Schütze), 5 Schwallbecken, 6 Generator, 7 Maschinensaal mit Brückenkran, 8 Transformator 9.14

15 9.3.3 Triebwasserleitungen Varianten der Rohr- und Stollenführung Typen von Hochdruckspeicherwerken, a-c alpine Bauweise d skandinavische Bauweise e norwegische Bauweise 9.15

16 9.3.4 Kavernenkraftwerke Querschnitt durch eine unterirdische Zentrale einer Hochdruckanlage. Horizontalachsige Peltonturbine (Biasca im Bleniotal). 1 Schieberkammer mit Verteilleitung und Kugelschiebern in jedem Abzweiger, 2 Peltonturbine, 3 Unterwasser- Sammelkanal, 4 Transformator, 5 Maschinensaal mit Brückenkran 1060-MW-Kavernenkraftwerk des Pumpspeicherwerkes Goldisthal 9.16

17 9.4 Pumpspeicherwerke Prinzip der Pumpspeicherung und Bauweisen 1. Oberwasserdruckleitung 2. Zentrale mit Pumpen- und Turbineneinheiten 3. Unterwasserdruckstollen Längsschnitt durch ein reines Pumpspeicherwerk bzw. Umwälzwerk Längsschnitt durch das Pumpspeicherwerk Hotzenwald im Schwarzwald 1 Eggbergbecken (Inhalt 2 Mio m³ ), 2 Druckschacht (Länge:400 m, Durchmesser: 4,3 m), 3 Schieberkammer, 4 Kaverne (160 x 23 x 30 m), 5 Unterwasserschloss, 6 Unterwasserstollen (Länge:2000 m, Durchmesser:5,6 m), 7 Hochrhein, 8 Zufahrtsstollen, 9 Kabel- und Belüftungsstollen 9.17

18 Strombedarf an einem Werktag, dargestellt in einem Lastdiagramm (hier am Beispiel Schweiz) und entsprechender Deckung. B 1 Grundlast aus Laufwerken, B 2 Mittellast aus thermischen Kraftwerken, Ü Überschussenergie für Pumpspeicherwerke, S Spitzenenergie aus Pumpspeicherwerken 9.18

19 Untertägige Auffahrung in 3-D-Ansicht Pumpspeicherwerk Goldisthal 9.19

20 Übersichtslängsschnitt Pumpspeicherwerk Goldisthal 9.20

21 9.4.2 Maschinensätze Dreiteilige Maschine des Pumpspeicherwerkes Hotzenwald: 1 zweistufige Pumpe, 2 Freilaufkupplung, 3 Motorgenerator, 4 Kupplung, 5 Francisturbine Einheiten von Pumpspeicherwerken; (a) Schema einer dreiteiligen Maschine mit Peltonturbine, (b) Schema einer reversiblen Maschine, Pumpe P, Turbine T, Motor-Generator MG, Kupplung K 9.21

22 9.22

23 9.5 Meeresenergie Rance- Gezeitenkraftwerk: a) Lageplan der Abschlussstelle, b) Schnitt durch das Kraftwerk, c) Schnitt durch das Regulierwerk 9.23

24 Betriebsdiagramm eines Gezeitenkraftwerkes für eine Tide (12 h 25 min): a) für ein einfach wirkendes Kraftwerk, b) für doppelte Kraftnutzung am Beispiel des Rance- Gezeitenkraftwerkes (T Turbine, F Füllung, S Stillstand, E Entleerung) 9.24

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