Fluss-Strom Energiegewinnung aus fließendem Gewässer

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1 Fluss-Strom Energiegewinnung aus fließendem Gewässer Netzwerk Technologiekompetenz Fluss-Strom Zentrum für Produkt, Verfahrens- und Prozessinnovation GmbH Experimentelle Fabrik Magdeburg Mario Spiewack 27. Juni 2012, Frankfurt a.m. Seite 1

2 EXPERIMENTELLE FABRIK - Magdeburg Zentrum für Produkt-, Verfahrens- und Prozessinnovation GmbH Technologie- und Gründerzentrum der Universität Magdeburg und der Landeshauptstadt Magdeburg Im Zentrum des Forschungsdreiecks Magdeburg zwischen Fraunhofer-Institut, Max-Planck-Institut und der Otto-von-Guericke- Universität angesiedelt. Seite 2

3 Agenda Potential - Von der Idee zum Netzwerk Netzwerk Akteure und Partner Initiativen Projekte und Entwicklungen Ausblick Produkte und Markt Experimentelle Fabrik Magdeburg Seite 3

4 Historie Magdeburg Früher waren zahlreiche Flussmühlen auf der Magdeburger Elbe in Betrieb. Fluss-/Schiffsmühlen haben in Magdeburg eine lange Tradition bis zu 23 Schiffsmühlen im 17. und 18. Jahrhundert im Magdeburger Elbbereich Abb.: Flussmühle vor dem Magdeburger Dom Abb.: Nachbau einer historischen Schiffmühle von 1874 Seite 4

5 Schiffsmühle Minden auf der Weser mit d=5,0 m, b=5,0 m und z=10 Schaufeln Seite 5

6 Quelle: Seite 6

7 Agenda Potential - Von der Idee zum Netzwerk Netzwerk Akteure und Partner Initiativen Projekte und Entwicklungen Ausblick Produkte und Markt Experimentelle Fabrik Magdeburg Seite 7

8 Netzwerk Technologiekompetenz Fluss-Strom 4 Forschungs- Partner (davon 3 aus Sachsen-Anhalt) 18 Industriepartner (davon 10 aus Sachsen-Anhalt) Seite 8

9 Kompetenzen im Netzwerk Netzwerk- und Projektmanagement Wasserbauplanung Stahlwasser- und Turbinenbau Wasserradtechnologie und Wasserradbau Bootsbau und Schwimmsysteme, GFK-Leichtbau Generatorenbau, Steuerung und Regelung Lagertechnologie und Gleitlagerfertigung Statik und Strukturanalysen Simulation und Virtualisierung Grundlagenforschung Pumpen und Turbinen Wartung und Service Kraftwerksbetrieb Wasserkraftanlagenbau Energiehandel Automatisierung, Sensorik, Meßtechnik Genehmigungsprozesse Innovationsmanagement und Frühvermarktung Seite 9

10 Forschungspartner und Kompetenzen VIRTUALISIERUNG SIMULATION Zentrum für Produkt-, Verfahrensund Prozessinnovation GmbH Netzwerkmanagement GENERATOR / Steuerung und Regelung TURBINE Seite 10

11 Agenda Potential - Von der Idee zum Netzwerk Netzwerk Akteure und Partner Initiativen Projekte & Entwicklungen Ausblick Produkte und Markt Experimentelle Fabrik Magdeburg Seite 11

12 Technologien im Netzwerk ausgew. Wasserrad-Ansätze Erkenntnisse Technologien Schwimmendes Versuchslabor auf der Elbe Weiterentwicklung Weiterentwicklung Weiterentwicklung Fertigungsverfahren; Materialeinsatz Generatorentwicklung Komponentenentwicklungen Weiterentwicklung Seite 12

13 Technologien im Netzwerk ausgew. Turbinen-Ansätze Erkenntnisse im Dauertestbetrieb auf der Elbe Sonstiges WKA Prof. Surek 1 & 2 VECTORtest geplant Thoshiba Hydro-eKIDs Schwimmendes Versuchslabor auf der Elbe FuE geplant Lamellenturbine VECTORtest geplant Seite 13

14 Involvierte Netzwerkpartner in der Wertschöpfung Hauptauftragnehmer Entwurf, Planung, Berechnung, Überwachung 3D-Beschaufelung Schwimmsystem (Pontons) Montage, Inbetriebnahme Wartung und Service Seite 14

15 Schiffmühle (Referenz Wendefurth) MDR- Fernsehen am River Rider Seite 20 Seite 15

16 Seite 16

17 Weiterentwicklung des River Riders Kopplung mit Fluss-Strom-Turbinen Fluss-Strom-Flottillen-Energieeinheit mit mehreren Wasserrädern Neue Materialien & Fertigungsverfahren Seite 17

18 Optimierung Leistung und Emissionen Seite 18

19 Klappschaufelwasserrad (Energy Floater) Seite 19

20 Funktionsprinzip Klappschaufelwasserrad Seite 20

21 Prototyp Energy Floater Prototyp Klappschaufelwasserrad ist fertig gestellt Prototyp Tevlon-Polyamid- Gleitlager ist fertig gestellt Prototyp Wasserradkonfigurator ist fertig gestellt Ringsegment-Generator in Entwicklung (2012) Prototypentest vorr. ab August Prototypenoptimierung Seite 21

22 Integrierte Gesamtlösung Energy Floater Leichtbau-Beschaufelung Prototyp Klappschaufelwasserrad in 4,5 m Breite Prototyp Ringsegment- Generator aktuell in Entwicklung Teflon-Polyamid Gleitlagerung Wasserrad-Konfigurator Seite 22

23 Fluss-Strom TEC ENERGY FLOATER Klappschaufelwasserrad Generatorentwicklung zur getriebelosen Energiewandlung Seite 23

24 Reihenschaltung von Klappschaufelwasserrädern Seite 24

25 Wasserrad-Konfigurator jetzt verfügbar: Seite 25

26 VECTOR-Forschungsversuchsträger auf der Elbe Forschung in Fließgewässern mit dem VECTOR Forschungsversuchsträger auf der Elbe Seite 26

27 Forschungsversuchsträger VECTOR Fluss-Strom-Forschungslabor auf der Elbe Realtests 2012 in Magdeburg - 3 verschiedene Turbinen - Klappschaufelwasserrad - Unterwassersegel Seite 27

28 ENERTAINER-Container-WKA Prinzipdarstellung ENERTAINER als Laufwasserkraftanlage (gehebert) Seite 28

29 ENERTAINER-Referenzanlage am Standort Rübeland / Harz (Bode) Kenndaten: - Gefälle: 5,30 m - Leistung: 13 KW l/s Schluckvermögen - Halbkreis-Horizontal-Rechen mit 1cm Rechenabstand - getriebelose Energiewandlung mit Permanentgenerator - Francis- Schachtturbine, drehzahlvariabel - doppelt regulierbares System - Fernwartung /-steuerung Seite 29

30 Einsatzmöglichkeiten ENERTAINER Seite 30

31 Agenda Potential - Von der Idee zum Netzwerk Netzwerk Akteure und Partner Initiativen Projekte und Entwicklungen Ausblick Produkte und Markt Experimentelle Fabrik Magdeburg Seite 31

32 INNOVATIONSFORUM FLUSS-STROM PLUS Regenerative und grundlastfähige Energiegewinnung aus Flusswasserkraft frei fließender Gewässer ohne Staustufen und Perspektiven der Weiterentwicklung der Kleinen Wasserkraft aus vorhandenen Querbauwerken Welche ökologieverträglichen Potentialtechnologien sind relevant? Welche Zielmärkte beinhalten Potential? Welche Standortpotentiale sind zu erschließen? Welche Potentiale beinhalten die Genehmigungsverfahren? Seite 32

33 Marktbegleiter (pot. Netzwerkpartner) Smart Hydro Power GmbH Erste pot. serientaugliche Flusswasserkraftanlage Technische Daten lt. Hersteller: Nominalleistung:5 KW Fließgeschwindigkeiten: bis zu 3.5 m/s Maße: 1470x1740x1970 (LxWxH) Rotor Durchmesser: 1000mm Rotorgeschwindigkeit: rpm Gewicht: 300kg (inkl. Schwimmkörper) Seite 33

34 Fischfreundliches Wehr Seite 34

35 VECTOR auf amerikanisch / FuE in den USA Seite 35

36 Intelligente WPI-Turbine Hersteller: Water Power Industries Sitz: Lillandveien Vollen / Norwegen Weiterentwicklung der bekannten Darrieus- Turbine in eine moderne aktiv pitchgeregelte Wasserturbine mit vertikaler Achse patentierte Technologie mit geprüften Wirkungsgrad von 50% (also 80% E(kin) des Flusses nutzbar) Kann in Gewässern jeglicher Art, Flüssen, bei Gezeiten und Meeresströmungen ein-gesetzt werden. Folien werden in ein horizontales Drehkreuz vertikal eingehangen Der Anströmwinkel der Folien wird elektronisch gesteuerten, ist von Fließgeschwindigkeit abhängig Seite 36

37 Stromboje KSB Seite 37

38 Hydo Green Energy (USA) Seite 38

39 Hylow Seite 39

40 INNOVATIONSFORUM FLUSS-STROM PLUS FACHTAGUNG Innovationsforum Fluss-Strom und in Magdeburg Zentrum für Produkt-, Verfahrensund Prozessinnovation GmbH Vom River Rider & Energy Floater IaG Institut für angewandte Gewässerökologie GmbH vom Fischfreundlich en Wehr Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Mario Spiewack Telefon: 0391/ Telefax: 0391/ Internet: zum Schachtkraftwerk Seite 40

41 Neuer ergänzender Fokus des Netzwerkes Fluss-Strom Adaptive Energierückgewinnung für Kläranlagen Containerkraftwerk Klärwerk Frohnbach Klärwerk Hillersleben Seite 41

42 ZIM-NEMO-Netzwerk Urbanes Energiespeicherkraftwerk Hafen für den VECTOR- Forschungs- versuchsträger Fluss-Strom Forschung Energiespeicher- kraftwerk im urbanen Umfeld Speicher- forschung Errichtung eines Versuchsstandes für die Entwicklung von Energiespeichern mit geringem Höhenpotential Forschungspartner Seite 42

43 Low-Tec-Segelwindrad auf Basis patentierter Membrantechnologie Unsichtbare, ökologieverträgliche Windkraftanlage mit natur-integrativem Design und Erscheinungsbild auf Basis neuartiger, patentierter und selbstregelnder Membrantechnologie für Leistungsbereiche von 10 bis 250 KW Seite 43

44 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit ZPVP Zentrum für Produkt-, Verfahrensund Prozessinnovation GmbH Experimentelle Fabrik Magdeburg Ansprechpartner: Mario Spiewack Sandtorstr. 23, Magdeburg Telefon: +49 (0) Telefax: +49 (0) mario.spiewack@exfa.de Internet: Seite 44