Vom River Rider zum Fluss- Strom Flottillenkraftwerk

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1 Seite 1 Vom River Rider zum Fluss- Strom Flottillenkraftwerk SIBAU Genthin GmbH & Co. KG Dipl. Ing. Heinrich Baumgärtel, Geschäftsführer Dipl. Ing. Stephan Mertens, Projektleiter Forschung und Entwicklung FACHFORUM FLUSS-STROM PLUS Magdeburg

2 Seite 2 Inhalt Firmenvorstellung SIBAU Genthin GmbH & Co. KG Die Idee und Motivation der Flottille Forschungsvorhaben Flottillenkraftwerk Laufende Prototypentwicklung Ausblick

3 Seite 3 Firmenvorstellung SIBAU Genthin GmbH und Co. KG 80 Mitarbeiter Berechnung Konstruktion Fertigung Stahlwasserbau, Stahlbrückenbau, Stahlanlagenbau und Stahlsonderbau Eigener Schiffsanleger Montage Mitglied im Netzwerk Fluss-Strom seit über 10 Jahren

4 Seite 4 Firmenvorstellung Stahlwasserbau Verladung Schleusenobertor (Ahsen)

5 Seite 5 Firmenvorstellung Stahlbrückenbau Eisenbahnbrücke Perleberger Straße (Berlin)

6 Seite 6 Firmenvorstellung Stahlanlagenbau Lösemittelbehälter Biogasanlage

7 Seite 7 Firmenvorstellung Stahlsonderbau Fluss-Strom - Forschung Testläufe mit unterschiedlichen Strömungswandlern Mitentwicklung des RIVER RIDER solo Mitentwicklung des RIVER RIDER Tandem Wir betreiben den Fluss-Strom- Forschungsversuchsträgers VECTOR

8 Seite 8 Idee Idee und Ausgangspunkt der Entwicklung RR solo: 8m x 5m 5t Wasserrad B 4m x D 2m 2 kw Leistung

9 Seite 9 Idee Ganz einfach: Eine schwimmendes Wasserrad erzeugt 4 kw elektrische Leistung. 2 schwimmende Wasserräder erzeugen 8kW!

10 Seite 10 Idee Kosten für eine Kleinwasserkraftanlage 1 Rad 2 Räder Genehmigung Verankerung Installation Anlage Summe

11 Seite 11 Idee Kosten für eine Kleinwasserkraftanlage 1 Rad bei 4 kw /kw 2 Räder bei 8kW /kw Eine Anlage muss also nur größer werden dadurch sinkt die bezogene Investion und wir werden rentabler?!

12 Seite 12 Idee RR Tandem: 12m x 7,3m 12t Auslegung: 2 Wasserräder B: 5,7m x D 2,5m Mit je 4 kw Leistung Also 8kW?! Tatsächliche Leistung: 5kW!

13 Seite 13 Idee Kosten für eine Kleinwasserkraftanlage 1 Rad bei 4 kw /kw 2 Räder bei 5kW /kw So geht es nicht!!!

14 Seite 14 Motivation Eine schwimmende Kleinwasserkraftanlage mit gleichen Baugruppen geschickt dem jeweiligen Standort anpassbar in einem Verbund kombinieren. Sodass 2x 4kW auch 8 kw werden!!! Einzelkosten der einzelnen Anlage durch Mehrfachfertigung senken (Serie) Nutzung von zentraler Verankerung, Treibgutabweisung Netzeinspeisung und Genehmigung

15 Seite 15 Motivation

16 Seite 16 Motivation

17 Seite 17 Motivation Herrausforderungen Welche Anordnungsmustern für Flottillentechnologie, Wie ist die Montage von Flottillenkraftwerken Betriebsverhalten Flottillenkraftwerkes Strömungsoptimale Anordnung der Flottillenelemente in einem Flottillenkraftwerk strömungsoptimales Wasserrad für die Kraftwerksblöcke einer Flottille, strömungsoptimale Formen von Schwimmkörpern in einer Flottille mechanische und strukturelle Simulationsmethoden eines Flottillenkraftwerke Auslegung der Verankerung der Flottille im Fluss Simulation und Berechnung des mechanischen Verhaltens der Flottille Technologie zur Steuerung und elektrischen Verschaltung von den Leistungseinheiten in Flottillenkraftwerken und zur zentralen und dezentrale Einspeisung des erzeugten Stroms in das Netz Treibgutverhalten innerhalb des Flottillenkraftwerkes

18 Seite 18 Forschungsvorhaben SIBAU Genthin GmbH & Co. KG (Verbundkoordinator) Industriepark Am Werder Genthin EAG D-I-E Elektro AG Göschwitzer Straße 56 D Jena Otto-von-Guericke Universität Magdeburg Institut für Strömungstechnik & Thermodynamik, Lehrstuhl Strömungsmechanik & Strömungstechnik Universitätsplatz Magdeburg Technologieentwicklung für Flottillenkraftwerke engelke engineering art gmbh Schilfbreite Magdeburg

19 Seite 19 Forschungsvorhaben Flottillenkraftwerks Leistungseinheit Hauptabmessungen

20 Forschungsvorhaben Seite 20 Flottillenkraftwerks Leistungseinheit 1. Entwurf Strömungsgeschwindigkeit am Standort Wirkungsgrad hydraulisch (angenommen) Leistungsberechnung Wasserrad 1,7 m/s 0,35 Masse Schwimmkörper: ca.2000kg Auftrieb: ca: 6200kg Nutzlast: ca: 4000kg Anbauteile/Steuerung: ca: 1000kg Masse für einsetzbare Strömungswandler ca. 3000kg Durchströmte Fläche 1,75 m² Durchfluss Q 2,975 m³/s Massenfluss m 2975 kg/s Leistung Theoretisch 1,7m/s (2m/s) 4, kw (7kW) Leistung 1,7m/s (2m/s) 1, kw (2,45kW) = ca. 6kW für die Flottille

21 Seite 21 Forschungsvorhaben Flottillenkraftwerks Leistungseinheit Montagekonzept Baugruppenvorfertigung im Werk Transport der Einzelbaugruppen Querträger Schwimmer Wasserrad Maschinensatz(nicht dargestellt) Raumsparend auf LkW

22 Seite 22 Forschungsvorhaben Modulares Flottillenkraftwerk

23 Seite 23 Forschungsvorhaben Skalierbarkeit des Flottillenkraftwerk bis 6 Einheiten

24 Seite 24 Protoypenentwicklung Leistungseinheit mit: trimmbarem Katamaranschwimmkörpersystem aus beschichteten Stahlblech 8m x 5m, 0,2m Freibord Wasserrad Durchmesser 2,4m, Breite 3,5m, 12 Schaufeln aus Stahlblech, Eintauchtiefe 0,5m mit wartungsfreier Pendelrollenlagerung Maschinensatz Umrichtergeführter Asynchrongenerator mit wartungsfreundlichem Kettenantrieb Leistung 5kW (standortabhängig) Verankerung je nach Standort in der Flusssohle oder am Ufer jeweils 4 Leistungseinheiten an einer Verankerung bei 2 m/s

25 Seite 25 Protoypenentwicklung Leistung je Einheit 1kW 5kW Leistung pro Kraftwerk Je nach Ausbaustufe 10 kw -

26 Seite 26 Protoypenentwicklung Leistung des Wasserrades 3kW bei 2m/s kg Gewicht

27 Seite 27 Protoypenentwicklung Auf der Suche nach der optimalen Schaufel

28 Seite 28 Protoypenentwicklung und den realen Kräften

29 Seite 29 Protoypenentwicklung Gesamtverformung li.: 6 mm Stahlschaufel, re.: 15mm Alu-Wellblech

30 Seite 30 Protoypenentwicklung Masse bei 3,5m x 0,4m des Prototypenwasserrades 6mm Stahlschaufel : 72kg 15 mm Aluminium Wellenblechsandwich : 10kg 744 kg Gewichtsersparnis!!!

31 Seite 31 Protoypenentwicklung Probewasserrad im Massstab 1:2 B 1,5m x D 1,5m Evaluierung der Simulationsergebnisse Insbesondere des Eintauchwinkels Verifikation der Lastannahmen für Verankerung Prüfung der Fertigungs- und Montagetechnologie Test alternativer Antriebssätze Ausstellung des Modells in der experimentellen Fabrik

32 Seite 32 Protoypenentwicklung Entwicklung einer neuen Baugruppe: Rahmen zur Aufnahme und Weiterleitung der Koppelkräfte und zur optimierten Lastverteilung des Generator- und Maschinensatzgewichtes zur Aufnahme von Anbauteilen

33 Seite 33 Protoypenentwicklung Prototypenstandort der Flottille am Vectorstandort auf der Elbe

34 Seite 34 Ausblick

35 Seite 35 Ausblick Fertigung der ersten Leistungseinheiten 2017 Installation des Prototypen Frühjahr 2017 auf der Elbe mit 3 Leistungseinheiten Betrieb und Prototypentest Installation optimierte Leistungseinheit 2018

36 Seite 36 Danke Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit