Wasserkraftnutzung in NRW

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1 natur- und umweltschutz-akademie nrw Kleine Wasserkraftanlagen in unseren Bächen Solingen 15. Mai 2014 Stefan Prott EnergieAgentur.NRW Titel Wasserkraftnutzung in NRW

2 Gliederung: 1) EnergieAgentur.NRW / Büro für Wasserkraft 2) Kennzahlen NRW-Wasserkraft Folie 2 3) Beispiele Wasserkraftprojekte in NRW Folie NUA, kleine Wasserkraft in NRW Stefan Prott, EnergieAgentur.NRW

3 Nordrhein-Westfalen (NRW) das energiewirtschaftliche Zentrum!!! 17,6 Mio. Einwohner km 2 Fläche NRW, im Zentrum Europas 44 % der Brutto-Stromerzeugung aus Steinkohle 52 % der Brutto-Stromerzeugung aus Braunkohle 24 % des Brutto-Stromverbrauchs in Deutschland 28 % der deutschen Stromproduktion MW Bruttostromerzeugungskapazität Folie 3 Das Energieland Nr. 1 in Deutschland Nr. 3 bei der Solarenergie Nr. 4 bei der Wasserkraft Nr. 5 bei der Windkraft Nr. 1 bei den Wärmepumpen Folie NUA, kleine Wasserkraft in NRW Stefan Prott, EnergieAgentur.NRW

4 Rolle der EnergieAgentur.NRW Beratung Entwicklung von Weiterbildungsprogrammen Organisation von Netzwerken/Clustern Folie 4 Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit Innovationsförderndes Milieu Stärken und Spitzenleistungen positionieren und herausstellen Folie NUA, kleine Wasserkraft in NRW Stefan Prott, EnergieAgentur.NRW

5 Schwerpunktbereiche der EnergieAgentur.NRW Energieeffizienz und Erneuerbare Energien für Unternehmen Energieeffizienz und Erneuerbare Energien für Kommunen Energieeffizientes und solares Bauen Innovative Kraftwerks- und Netztechnik (u.a. Grubengasinitiative NRW, Büro für Wasserkraft NRW, KWK, Solarthermische Kraftwerke) Folie 5 Biomasse Kraftstoffe und Antriebe der Zukunft Brennstoffzelle und Wasserstoff Photovoltaik Windkraft Es werden technische Innovationen vorangetrieben, der Know-how-Transfer zwischen Wissenschaft und Wirtschaft forciert, umfassende Beratungs- und Weiterbildungsleistungen angeboten und Unternehmen aus NRW im Bereich Außenwirtschaft unterstützt. Folie NUA, kleine Wasserkraft in NRW Stefan Prott, EnergieAgentur.NRW

6 Ziele des Büros für Wasserkraft NRW Erhöhung des Stromanteils aus Wasserkraft in NRW Vernetzung von Informationen und Angeboten zwischen Betreibern, Unternehmen und Fachleuten Ausbaupotenziale nutzen durch Reaktivierung, Modernisierung und Optimierung von Wasserkraftanlagen Einsatz von Wasserkrafttechnik in Infrastrukturanlagen (Trink-, Brauch- und Abwassersysteme) Unterstützung von Umwelt- und Naturschutzaspekten im Einklang von Ökonomie und Ökologie Innovationen in der Wasserkraftnutzung (Maschinenbau, Steuer-, Mess- und Regeltechnik, Wasserbau, Energietechnik, Fischschutz, Gewässerökologie) Folie 6 Folie NUA, kleine Wasserkraft in NRW Stefan Prott, EnergieAgentur.NRW

7 Wasserkraftnutzung in Deutschland 2012 Folie 7 Folie NUA, kleine Wasserkraft in NRW Stefan Prott, EnergieAgentur.NRW

8 Folie NUA, kleine Wasserkraft in NRW Stefan Prott, EnergieAgentur.NRW Folie 8

9 Folie 9 Quelle: MKULNV, EnergieDaten.NRW 2013 Folie NUA, kleine Wasserkraft in NRW Stefan Prott, EnergieAgentur.NRW

10 Bestandsaufnahme Wasserkraft in NRW (2005) Querbauwerke: (100 %) WKA in Nutzung: 380 (2,8 %) WKA außer Betrieb: 620 (4,6 %) Fischaufstiegsanlagen (FAA): 300 (2,2 %) Folie 10 Von erhobenen Querbauwerken sind relevant ( > 0,1 m ), davon sind Querbauwerke > 1,0 m ( = 12%; interessant für eine energetische Nutzung) Folie NUA, kleine Wasserkraft in NRW Stefan Prott, EnergieAgentur.NRW

11 Potenzialstudie Erneuerbare Energien: Potenzialstudie Windenergie Potenzialstudie Sonnenenergie Folie 11 Potenzialstudie Bioenergie Potenzialstudie Wasserkraft Potenzialstudie Geothermie Folie NUA, kleine Wasserkraft in NRW Stefan Prott, EnergieAgentur.NRW

12 , Machbarkeitsstudie zu den Potenzialen erneuerbarer Energien Entschließung des Regionalrates Arnsberg fordert Aktionsprogramm Erneuerbare Energien im Regierungsbezirk Arnsberg Im Regierungsbezirk Arnsberg erfolgen 86% der landesweiten Wasserkraftnutzung (ca. 600 GWh/a). Die Machbarkeitsstudie hat aufgezeigt, dass die Potentiale der Wasserkraft jedoch noch nicht ausgeschöpft sind. Folie 12 => Fachgutachten zu Restpotenzialen (wird in 2013 erarbeitet): - wasserrechtliche, ökologische aber auch wirtschaftliche Belange - technischen Neuentwicklung von WKA an Flüssen des Regierungsbezirks Arnsberg (Repowering) - Potentiale neuer bzw. aufgegebener Standorte betrachten Folie NUA, kleine Wasserkraft in NRW Stefan Prott, EnergieAgentur.NRW

13 Wasserkraft-Potenziale im Regierungsbezirk Arnsberg Die aktuelle Wasserkrafterzeugung in Südwestfalen beträgt etwa 313 (GWh/a). Das sind ca. 60% der Wasserkraftstromerzeugung in NRW (ca. 520 GWh/a). Aktuell sind 102 MW Leistung an 213 Standorten installiert. Es wurden ca bestehende Querbauwerke bewertet und kategorisiert. Folie 13 Das technisch-theoretische Gesamtpotenzial setzt sich zusammen aus der Leistung vorhandener Wasserkraftanlagen, der zusätzlichen Repowering-Leistung und dem technisch-theoretischen Zubaupotenzial. Vom technisch-theoretischen Potenzial der Jahresarbeit sind zurzeit 73 % erschlossen. Es wurde ein zusätzliches Potenzial von 31 MW ermittelt, wovon rd. die Hälfte umsetzbar sein wird (rd. 15 MW, davon rd. 8 MW an vorhandenen WKA (Repowering) und 7 MW an vorhandenen Querbauwerken (Wehren)). Folie NUA, kleine Wasserkraft in NRW Stefan Prott, EnergieAgentur.NRW

14 Handbuch Querbauwerke Stand des Wissens zur gewässerökologischen Sanierung von Querbauwerken Anforderungen an eine gewässerökologisch vertretbare Wasserkraftnutzung Folie 14 Fischaufstieg; Fischschutz und Fischabstieg Vorschlag zur Ausweisung von Vorranggewässern für den Schutz von Lachs und Aal Folie NUA, kleine Wasserkraft in NRW Stefan Prott, EnergieAgentur.NRW

15 Durchgängigkeit der Gewässer an Querbauwerken und Wasserkraftanlagen RdErl. des Ministeriums für Umwelt und Naturschutz, landwirtschaft und Verbraucherschutz - IV v im Einvernehmen mit dem Ministerium für Wirtschaft, Mittelstand und Energie Vor dem Hintergrund des drohenden Klimawandels, der Beeinträchtigung der Umwelt durch Schadstoffemissionen aller Art und der Endlichkeit fossiler Rohstoffe liegt es im öffentlichen Interesse, die vorhandenen Potenziale zur Nutzung der Wasserkraft durch Modernisierung, Ausbau oder Neubau bestmöglich und vorrangig auszuschöpfen. Bei der Umsetzung sollte auch eine Modernisierung der Wasserkraftanlage in Betracht gezogen werden, da diese Maßnahmen nach 23 Abs. 2 oder 23 Abs. 4 EEG gefördert werden. Folie 15 3 Maßnahmen zum Ausgleich der Beeinträchtigung von Gewässern durch Querbauwerke Ein Querbauwerk behindert in der Regel die aufwärtsgerichtete Durchgängigkeit, die durch eine Fischaufstiegsanlage zu gewährleisten ist. Die Anordnung, Dimensionierung und Funktionsfähigkeit der Fischaufstiegsanlage einschließlich des Sohlensubstrats haben den allgemein anerkannten Regeln der Technik zu entsprechen. Bei der hydraulischen und geometrischen Bemessung sind das DVWK- Merkblatt Fischaufstiegsanlagen (232/1996) und ergänzend die Kapitel 10.3 bis 10.6 meines Handbuchs Querbauwerke heranzuziehen. Damit diese Werte auch eingehalten werden und auf eine spätere Funktionskontrolle verzichtet werden kann, ist bei der Planung eine Qualitätssicherung durchzuführen. Eine Funktionskontrolle durch den Betreiber ist dann grundsätzlich nicht erforderlich. Folie NUA, kleine Wasserkraft in NRW Stefan Prott, EnergieAgentur.NRW

16 Folie 16 Wasserkraft-Förderung NRW: 20% Investitionskostenzuschuss /kw Maximalinvestition Die Landesregierung NRW hat bisher 186 Wasserkraftanlagen mit einer Gesamtleistung von mehr als 18 Megawatt gefördert. Die Gesamtfördersumme von etwa 13 Mio. Euro löste weitere Investitionen von mehr als 50 Mio. Euro aus. Folie NUA, kleine Wasserkraft in NRW Stefan Prott, EnergieAgentur.NRW

17 Wasserkraftwerk Baldeney inst. Leistung: kw Jahresarbeit: 26,7 Mio. kwh/a Folie 17 Folie NUA, kleine Wasserkraft in NRW Stefan Prott, EnergieAgentur.NRW

18 Kleinwasserkraftanlagen Folie 18 Wasserkraftanlage Schaltkotten (150 kw) Wasserkraftanlage Hautmann (30 kw) WKA Schulze Höping-Pellengahr (22 kw) Wasserkraftanlage Holtey (95 kw) Folie NUA, kleine Wasserkraft in NRW Stefan Prott, EnergieAgentur.NRW

19 Kleinstwasserkraftanlagen (Wasserräder < 10 kw) Folie 19 Mittlere Mühle, Medebach Mittelmühle, Bad Driburg Folie NUA, kleine Wasserkraft in NRW Stefan Prott, EnergieAgentur.NRW

20 Wasserkrafttechnik in Infrastrukturanlagen Trinkwassersysteme Brauchwassersysteme Abwassersysteme Folie 20 Stadtwerke Aachen, 6 kw Foto: Billmaier Trinkwassergewinnung Aabachtalsperre, 210 kw Foto: Trinkwassergewinnung Aabachtalsperre Entsorgungsbetriebe der Stadt Warendorf, 13 kw Foto: Cornelsen Folie NUA, kleine Wasserkraft in NRW Stefan Prott, EnergieAgentur.NRW

21 Pilotanlage Fischschutz NRW - Unkelmühle Feinrechen (Lachs / 10 mm) Denilpass/Vertical-Slot (250 l/s) Fischrampe (450 l/s) Smolts-Bypass & Aal-Bypass Sedimentmanagement 5 Mio. Kosten für Umbau zur Pilotanlage Folie 21 2,70 m Gefälle 27 m 3 /s Ausbauabfluss 420 kw inst. Leistung Quelle: ca. 1,8 Mio. kwh/a Jahresarbeit Folie NUA, kleine Wasserkraft in NRW Stefan Prott, EnergieAgentur.NRW

22 Beispiel: Wasserkraftwerk Hamm an der Lippe 4,20 m Gefälle 15,5 m 3 /s Ausbauabfluss 475 kw inst. Leistung ca. 2,8 Mio. kwh/a Jahresarbeit Folie 22 Aalschutzrechen (15 mm) 5 Aalbypässe Oberflächennaher Fischabstieg Folie NUA, kleine Wasserkraft in NRW Stefan Prott, EnergieAgentur.NRW

23 Beispiel: Wasserkraftwerk Möhnebogen, Möhne Sanierung des für die Trinkwassergewinnung bedeutsamen Wehres frühzeitige Einbeziehung der benachbarten Interessen wie Naturschutz und Angelsport ermöglicht zügige Realisierung des Projekts ökologisches Beweissicherungsverfahren Folie 23 Herstellung der Durchgängigkeit durch naturnahes Umgehungsgerinne Inst. Leistung 170 kw Jahresarbeit von kwh/a Folie NUA, kleine Wasserkraft in NRW Stefan Prott, EnergieAgentur.NRW

24 Fischschutz an Wasserkraftanlagen WKA Möhnebogen Basisanlage für Untersuchungsvorhaben Einfluss von Kaplan-Turbinen mit großem Durchmesser auf Klein- und Jungfische (Fischschutz hinterm Rechen) WKA-Möhnebogen BuGeFi LANUV MUNLV MWME IGW NRW LFV Westfalen und Lippe EnergieAgentur.NRW Quelle: Folie 24 Folie NUA, kleine Wasserkraft in NRW Stefan Prott, EnergieAgentur.NRW

25 Innovationen in der Wasserkraft Einschwimmsperren aus NRW Folie 25 Strömungsdiffusor Filamente Kettenvorhang Folie NUA, kleine Wasserkraft in NRW Stefan Prott, EnergieAgentur.NRW

26 Innovationen in der Wasserkraft Optimierung von Fischaufstiegsanlagen made in NRW verstellbare Schlitzpass-Trennwände aus Edelstahl Lockströmung verstärkende Fischpass-Einstiegsklappe Folie 26 Folie NUA, kleine Wasserkraft in NRW Stefan Prott, EnergieAgentur.NRW

27 Strömungswasserkraftanlage, mfs Maschinenfabrik Wassertiefe: > 1,50 m Fließgeschwindigkeit: > 0,8 m/s kein Querbauwerk Folie 27 Folie NUA, kleine Wasserkraft in NRW Stefan Prott, EnergieAgentur.NRW

28 Beispiel: Wasserkraftschnecke Krechting "Begrüßungsfest der neuen Wasserkraftschnecke an altem Mühlenstandort" Stadtwerke Rhede realisieren Wasserkraftprojekt und schaffen gewässerökologische Durchgängigkeit an der Bocholter Aa. 50 kw kwh/a Pilotprojekt "Wasserkraftschnecke im Münsterland ; naturnahes Umgehungsgerinne Folie 28 Folie NUA, kleine Wasserkraft in NRW Stefan Prott, EnergieAgentur.NRW

29 Restwasserschnecke WKW Wickede, Ruhr Stadtwerke Fröndenberg stellen 2011 die gewässerökologische Durchgängigkeit der Ruhr her und realisieren Fischschutz am WKW Wickede Raugerinnebeckenpass (64 m Länge, 17 Becken) lässt Benthos-Fauna und Fische Barriere von 3,10 m passieren Restwasserschnecke erzeugt CO 2 -freien Strom für ca. 100 Haushalte (Gewicht 28 t; Leistung 55 kw; 25 Umdrehungen pro Minute) Ersatz und Installation eines 20 mm-feinrechens vor dem WKW Wickede Gesamtinvestition: Folie 29 Folie NUA, kleine Wasserkraft in NRW Stefan Prott, EnergieAgentur.NRW

30 Wasserkraftwerk Kuhlemühle, Diemel Wesentliche ökologische Verbesserung und Effizienzsteigerung der Wasserkraft MNQ = 3,69 m 3 /s MQ = 10,63 m 3 /s H = 2,70 m Q a1 = 2,23 m 3 /s Q a2 = 4,50 m 3 /s P 1 = 85 kw P 2 = 40 kw 15 mm-feinrechen Folie 30 Q a3 = 5,00 m 3 /s P 3 = 100 kw Q FAA = 400 l/s Folie NUA, kleine Wasserkraft in NRW Stefan Prott, EnergieAgentur.NRW

31 WKA Fa. Feldmann, Ruhr 3 WKA an einen Mühlengraben Gefälle: 3,80 m Ausbauwassermenge: 13 m 3 /s Installierte Leistung: 750 kw Jahresarbeit: ca kwh/a CO 2 -Vermeidung: t CO 2 jährlich Fischpass Altes Feld : naturnahes Umgehungsgerinne mit 700 l/s l/s Bypass Einschwimmsperre: Naturstein-Diffusor [ 2009 ] Folie 31 Folie NUA, kleine Wasserkraft in NRW Stefan Prott, EnergieAgentur.NRW

32 Beispiel: Mittlere Mühle in Medebach 7 kw installierte Leistung 4,50 m Gefälle 150 l/s Ausbauabfluss ca kwh pro Jahr Folie 32 Folie NUA, kleine Wasserkraft in NRW Stefan Prott, EnergieAgentur.NRW

33 Fazit Der Wille zur Erschließung von Wasserkraftpotenzialen in NRW ist da Forderung zur Optimierung der Wasserkraftnutzung (ökologisch & energetisch) Synergien sollen genutzt werden Technologische Entwicklungen werden vorangetrieben Folie 33 Individuelle Einzelfallbetrachtung bleibt erforderlich Folie NUA, kleine Wasserkraft in NRW Stefan Prott, EnergieAgentur.NRW

34 Wasserkraft-Fünfklang: Technik Rechtliche Situation Gewässerökologie Folie 34 Akzeptanz Ökonomie Folie NUA, kleine Wasserkraft in NRW Stefan Prott, EnergieAgentur.NRW

35 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Büro für Wasserkraft NRW EnergieAgentur.NRW c/o Landwirtschaftszentrum Haus Düsse Haus Düsse Bad Sassendorf-Ostinghausen Folie 35 Tel.: 02945/ Fax: 02945/ prott@energieagentur.nrw.de Internet: Folie NUA, kleine Wasserkraft in NRW Stefan Prott, EnergieAgentur.NRW