INTERNATIONALER VERGLEICH VON RESTWASSER- BEMESSUNGSVERFAHREN Eine exemplarische Analyse

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Edwina Morgenstern
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1 INTERNATIONALER VERGLEICH VON RESTWASSER- BEMESSUNGSVERFAHREN Eine exemplarische Analyse Christoph Huber, Erhard Marin 1

2 Agenda Einführung Wasserrahmenrichtlinie Restwasserdotation bei Ausleitungskraftwerken International angewandte Restwasserbemessungsverfahren Verfahren Besonderheiten Modellhafte Analyse von Restwasserbemessungsverfahren Methode Anlagen Besonderheiten Ergebnisse Zusammenfassung 2

3 Einführung WRRL (EU-Richtlinie 2000/60/EG) Zielvorgaben für Gewässer Guter ökologischer Zustand Gutes ökologisches Potenzial bei HMWBs Verschiedene Kriterien Biologische Komponente Physikalisch, Chemische Komponente Hydromorphologische Komponente u.a. für die Wasserkraft relevant: Sunk und Schwall Durchgängigkeit RESTWASSER Untersuchung bereits 2005, (Stigler et al., 2005) Wirkungsabschätzung auf Basis von Anteilen des MJNQT Internationale Verfahren zur RW-Bemessung betrachtet 3

4 Restwasserbestimmungsverfahren Hydrologische Methoden Tennant Methode 7Q10 Prozentsatz vom durchschnittlichen jährlichen Abfluss Niedrigster mittlerer Abfluss von 7 aufeinander folgenden Tagen in 10 Jahren Aquatic Base Flow Median vom Augustabfluss Q 347 bzw. Q 95 Methode nach Schweizer Gewässerschutzgesetz Hydraulische Methoden Wetted Perimeter Verhältnis von benetztem Sohlquerschnitt zum Abfluss 4

5 Tennant Good Q [m³/s] 600 Missouri near Landusky Einzugsgebiet: km² MQ monatlich Restwasser MQ Jan Feb Mar Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Missouri near Landusky Einzugsgebiet km² Q [m³/s] Überschreitungsdauer [d] 5

6 Restwasserbestimmungsverfahren Hydrologische Methoden Tennant Methode 7Q10 Prozentsatz vom durchschnittlichen jährlichen Abfluss Niedrigster mittlerer Abfluss von 7 aufeinander folgenden Tagen in 10 Jahren Aquatic Base Flow Median vom Augustabfluss Q 347 bzw. Q 95 Methode nach Schweizer Gewässerschutzgesetz Hydraulische Methoden Wetted Perimeter Verhältnis von benetztem Sohlquerschnitt zum Abfluss 6

7 Restwasserbestimmungsverfahren Hydrologische Methoden Tennant Methode 7Q10 Prozentsatz vom durchschnittlichen jährlichen Abfluss Niedrigster mittlerer Abfluss von 7 aufeinander folgenden Tagen in 10 Jahren Aquatic Base Flow Median vom Augustabfluss Q 347 bzw. Q 95 Methode nach Schweizer Gewässerschutzgesetz Hydraulische Methoden Wetted Perimeter Verhältnis von benetztem Sohlquerschnitt zum Abfluss 7

8 New England Restwasserfestlegung Q [m³/s] 1200 Penobscot River, Main (New England) Dauerlinie August ( ) August Q50 = 155, Überschreitungswahrscheinlichkeit [%] 8

9 New England Q [m³/s] Penobscot River at West Enfield Einzugsgebiet km² Penobscot River at West Enfield Restwasser Jan Feb Mar Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Q [m³/s] Penobscot River at West Enfield Einzugsgebiet km² Penobscot River at West Enfield Restwasser Überschreitungsdauer [d] 9

10 Restwasserbestimmungsverfahren Hydrologische Methoden Tennant Methode 7Q10 Prozentsatz vom durchschnittlichen jährlichen Abfluss Niedrigster mittlerer Abfluss von 7 aufeinander folgenden Tagen in 10 Jahren Aquatic Base Flow Median vom Augustabfluss Q 347 bzw. Q 95 Methode nach Schweizer Gewässerschutzgesetz Hydraulische Methoden Wetted Perimeter Verhältnis von benetztem Sohlquerschnitt zum Abfluss 10

11 Schweizer Gewässerschutzgesetz 11

12 Restwasserbestimmungsverfahren Hydrologische Methoden Tennant Methode 7Q10 Prozentsatz vom durchschnittlichen jährlichen Abfluss Niedrigster mittlerer Abfluss von 7 aufeinander folgenden Tagen in 10 Jahren Aquatic Base Flow Median vom Augustabfluss Q 347 bzw. Q 95 Methode nach Schweizer Gewässerschutzgesetz Hydraulische Methoden Wetted Perimeter Verhältnis von benetztem Sohlquerschnitt zum Abfluss 12

13 Restwasserbestimmungsverfahren Habitatsimulationsmodelle CASIMIR PHABSIM IFIM Holistische Methoden DRIFT Kombinierte Methoden LAWA Biotop-Abfluss-Ansatz Ökohydrologischer Ansatz Salzburger Restwasserleitfaden Pflichtwasserleitfaden für Ausleitungskraftwerke MQ < 20m³/s 13

Modellhafte Analyse der Restwasserbemessungsverfahren Datenbasis Langjährige Zeitreihen Frankreich, Schweiz, Österreich Internetportale,

14 Modellhafte Analyse der Restwasserbemessungsverfahren Datenbasis Langjährige Zeitreihen Frankreich, Schweiz, Österreich Internetportale, PDF-Dateien Kraftwerksdaten Modell Internetrecherche Veröffentlichungen der Kraftwerksbetreiber Mittlere Fallhöhe, Durchschnittlicher Wirkungsgrad 14

15 Untersuchte Anlagen Anlage Fluss Land Region EPL [MW] RAV [GWh] KW Thurn Saalach Österreich Salzburg KW Peggau Mur Österreich Steiermark KW Ernen Rhone Schweiz Walis KW Pierre-Benite Rhone Frankreich Lyon KW Thurn KW Peggau KW Ernen KW Pierre Benite 15

16 KW Thurn, KW Ernen Einzugsgebietverhältnis 1:2 Ähnlicher Ausbaugrad Thurn bestehende Vorschreibung, Ernen ohne Saalach bei Weißbach Einzugsgebiet: 567,5km² Q [m³/s] Überschreitungsdauer [d] 16

17 Ergebnisse Thurn, Ernen Methoden: Tennant Good und Fair, 7Q10, Schweiz, Salzburg statisch und dynamisch KW Thurn, monatliche Erzeugung W [MWh] KW Ernen, monatliche Erzeugung Tennant Good Tennant Fair Salzburg statisch 0.75 und 1.5 m³/s Minimum 7Q Schweiz Dynamisch 20% mind 0.75m³/s OHNE RESTWASSER 17

18 Ergebnisse Thurn, Ernen Methoden: Tennant Good und Fair, 7Q10, Schweiz, Salzburg statisch und dynamisch. KW Thurn, monatliche Erzeugungsdifferenz % (100 % = ohne Restwasser) KW Ernen, monatliche Erzeugungsdifferenz in % (100 % = ohne Restwasser) % 100 % Tennant Good Tennant Fair Salzburg statisch 0.75 und 1.5 m³/s 7Q10 Schweiz Dynamisch 20% mind 0.75m/s³ Bestehende Vorschreibung Thurn statisch 1.5 und 3 m³/s Keine Restwasservorschreibung (ECOGIS Schweiz) 18

19 Vergleich RAV-Differenzen, KW Thurn und KW Ernen jährliche Erzeugungsdifferenz % 100% = ohne Restwasser KW Thurn KW Ernen 20 % Tennant Good Tennant Fair Salzburg statisch 1.5 und 3 m³/s Minimum 7Q10 Schweiz Dynamisch 20% mind 1.5m³/s 19

20 Beschreibung KW Pierre Benite, KW Peggau Kraftwerk Pierre Benite: RW-Vorgabe basierend auf Habitatmodellierung 1988 Zustandserhebung 1992 Rhone Management Plan (resource and risk orientated) 1998 CNR Action Plan 2000 Decennial Rhone Hydraulic and Ecological Restoration Plan Restwasser 100 m³/s Kraftwerk Peggau: Inbetriebnahme 1908/Umbau 1965 Derzeit nur geringe Restwasservorschreibung 20

21 Überschreitungsdauerlinie KW Pierre Benite 21

22 Ganglinie KW Pierre Benite 22

23 Jänner Feber März April Mai Juni Juli August September Oktober November Dezember Ergebnisse Erzeugung KW Pierre Benite Q [m³/s] Monatliche Erzeugung KW Pierre Benite RAV-Tagesbasis Tennant Good Tennant Fair Q Schweiz RW 100 m³/s

24 W [GWh] KW Pierre Benite monatliche Erzeugungsdifferenz gegenüber Zustand ohne Restwasser Tennant Tennant Good Tennat Tennant Fair 7Q10 7Q10 Schweiz Schweiz DRRP 0 24

25 % 80,0 KW Pierre Benite Prozentuelle monatliche Erzeugungsdifferenz gegenüber Zustand ohne Restwasser 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 Tennant Tennant Good Tennat Tennant Fair 7Q10 7Q10 Schweiz Schweiz DRRP 0,0 25

26 % KW Pierre-Benite jährliche Erzeugungsdifferenz % 100 % = ohne Restwasser Tennant Tennant Good Tennant Tennant Fair 7Q10 7Q10 Schweiz Schweiz DRRP 26

27 Überschreitungsdauerlinie KW Peggau 27

28 Ganglinie KW Peggau 28

29 W [GWh] Monatliche Erzeugung KW Peggau RAV-Tage Tennant Good Tennant Fair 7Q10 Schweiz angelehnt an Rhone 0 29

30 W [MWh] KW Peggau monatliche Erzeugungsdifferenz gegenüber Zustand ohne Restwasser Tennant Good Tennat Fair 7Q10 Schweiz Angelehnt an DRRP 0 30

31 KW Peggau Prozentuelle monatliche Erzeugungsdifferenz gegenüber Zustand ohne Restwasser % 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 Tennant Good Tennat Fair 7Q10 Schweiz Angelehnt an DRRP 0,0 31

32 % KW Peggau, jährliche Erzeugungsdifferenzen % 100% = ohne Restwasser Tennant Tennant Good Tennant Tennant Fair 7Q10 7Q10 Schweiz Schweiz angelehnt an Rhone angelehnt an Rhone 32

33 Zusammenfassung Restwasser-Bestimmungsverfahren Lokale hydrologischen Bedingungen unterschiedlich Anforderungen an die Habitate und Abflüsse saisonal und regional unterschiedlich Große Ausleitungen eher Habitat-Modellierung Regional unterschiedliche Bedeutung der Wasserkraft im Energiemix Erste RW-Modell-Ergebnisse Lokale Hydrologie berücksichtigen Ausbaugrad hat einen wesentlichen Einfluss auf die Erzeugungsminderung Anpassung der RW-Menge in den Niedrig-Abflussperioden 33

34 DANKE FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT! 34

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