Umsetzung der Fluss- Strom Forschung in der Praxis

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1 EXFA Magdeburg Demonstrationsvorhaben aus dem Wachstumskern Institut für Maschinenkonstruktion Heiko Krause Universitätsplatz Magdeburg 1. Übersicht der Fluss- sprojekte 2. Ablauf am Beispiel des River Rider Niederheimbach 3. Fazit

2 1. Übersicht abgeschlossener Fluss- sprojekte Name Laufzeit Finanzierung/ Unternehmen Ziel Ergebnis Name Laufzeit Finanzierung/ Unternehmen Ziel Ergebnis Name Laufzeit Finanzierung/ Unternehmen Ziel Ergebnis RIVER RIDER 2011 ZIM ENERTAINER - Container Wasserkraftwerk Stationäres Segmentkranz Wasserrad Prototyp Elb- Strom I/ II VECTOR Forschungsversuchsträger 03/ / Talsperren Wasserkraft GmbH (Auftraggeber) / Bänecke- Industrieservice & Wasserkraft, Krause-Bauplanung, Sibau Genthin GmbH & CO KG ZIM-Kooperationsprojekt: EAG Jena, Sibau Genthin GmbH, Bänecke- Industrieservice & Wasserkraft, Krause-Bauplanung Investitionsbank Sachsen-Anhalt / / Gemeinschaftsprojekt der Sibau Genthin GmbH & CO KG; Regenerativ- Kraftwerk Harz; Fraunhofer Institut für Fabrikbetrieb und - Automatisierung IFF Kundenprodukt, Firma Hesseland (in Kooperation mit Netzwerkpartner Drews) Privatfinanziertes Projekt, EHG Energie Handel GmbH und NEW -erneuerbare energien GmbH Konstruktion einer Flusswasserkraftanlage, welche sowohl ökologieund umweltverträglich ist Konstruktion einer umwelt-und ökologieverträglichen, wartungsarmen, container-gehausten Wasserkraftanlage Konstruktion einer mobilen Versuchsbasis für hydrodynamische Strömungswandler Wasserkraftanlage, welche durch modulare Bauweise an verschiedenste Standortbedingungen angepasst werden kann Konstruktion einer Fluss- Strom- Wasserkraftanlage mit Radsystem Schwimmende 1 kw Mikro- Wasserkraftanlage, zur grundlastfähigen Stromerzeugung an Standorte anpassbare, containergehauste Wasserkraftanlage ortveränderlicher Forschungsversuchsträger für Tests von verschiedensten Strömungswandlern, wie Wasserräder und Rotoren Im Markt eingeführt, zahlreiche Referenzen der Anwendung Prototyp einer Wasserkraftanlage mit Schaufelradsystem auf der Elbe Smart Hydro Power Turbine Fischfreundliches Wehr Pro Vector ZIM EP Mobi Energy ZIM FOLUREN / LEIF Leichtbaurotoren Turbinen in Leichtbauweise für Flussstromanwendungen ZIM KU Fluss Strom TEC (ENERGY FLOATER Klappschaufelwasserrad) / /2013 Venture-finanziert; Smart Hydro Power GmbH (Netzwerkpartner Flussstrom, nicht Bündnispartner Wachstumskern) Sächsisches Umweltministerium; ecoligent, Käppler& Pausch GmbH, Götz Lamm & Co. OHG Kooperationsprojekt, nicht Bündnispartner (in Kooperation mit befreundetem Netzwerk ARGE FALS) Investitionsbank Sachsen-Anhalt / Ramme Elektro- Maschinen-Bau GmbH, Universität Magdeburg AIF Projekt GmbH / GMO Gleitlager GmbH, Ingenieurbüro H. Drews, Firma Hesseland Euronorm; Bänecke- Industrieservice & Wasserkraft, Sibau Genthin GmbH& Co KG Konstruktion einer Wasserkraftanlage Energiegewinnung, für den Einsatz auf Fließgewässern Konstruktion eines fischfreundlichen Wehrs Konstruktion von Turbinen (2 m Durchmesser) in Leichtbauweise Maximum Power Point Steuerung + getriebelose Energiewandlung Klappschaufelwasserrad mit Teflon- Polyamid-Gleitlager prototypische Umsetzung schwimmenden Tandem- Flusswasserkraftanlage im Zulaufkanal Schwimmendes 5 kw Flusswasserkraftwerk mit patentiertem absenkbaren Schwimmkörper Prototyp eines fischfreundlichen Wehrs auf Basis der Wasserwirbeltechnologie mit angeschlossener Energieerzeugung MPP- Steuerung + getriebelose Energiewandlung für Wasserkraftanwendungen Prototyp Klappschaufelwasserrad mit Gleitlager und Ringgenerator Prototyp RIVER RIDER TANDEM Forst/ Neiße (bis 4 kw) River Rider Tandem Niederheimbach ZIM THOR TFM Transversalflussmaschine ZIM Klaer-Strom VECTOR II Forschungsversuchsträger INKa Treibgutabwehr/ Nahbereichsschutz / / / /2014 FH profunt Mobile Kleinwasserturbinen Grundlagenforschung Bänecke Industrieservice Wasserkraft, Sibau Genthin GmbH & CoKG, Enertainer Energy GmbH, Stadtwerke Mainz AG, MainovaAG Frankfurt/ Main Investitionsbank Sachsen Anhalt/ (Fraunhofer IFF, Sibau Genthin GmbH) AIF Projekt GmbH ; ZIM KF (IAI GmbH, Hochschule Magdeburg, Sibau Genthin GmbH) AIF Projekt GmbH / ZIM KF (Ramme Elektro-Maschinen- Bau GmbH, Universität Magdeburg) AIF Projekt GmbH / ZIM EP (Sibau Genthin GmbH & CO KG) AIF Köln ; FPT An- Institut Fluid-und Pumpentechnik (Prof. Surek) prototypische Umsetzung schwimmenden Tandem- Flusswasserkraftanlage auf dem frei fließenden Gewässer Forschungsversuchsträger für Tests unterschiedlicher Strömungswandler Konstruktion eines Treibgutabweisersystems für die Nutzung an Flusswasserkraftanlagen Entwicklung eines getriebelosen Transversalflussantriebs für Anwendungen im Maschinen-und Anlagenbau prototypische Umsetzung eines neuartigen Containerkraftwerkes zur Energiegewinnung durch Nutzung der Wasserkraft am Auslauf von Klärwerken prototypische Umsetzung mobiler Kleinwasserturbinen für die Flussenergienutzung; Grundlagen für die Forschung und Lehre Prototyp RIVER RIDER TANDEM Niederheimbach/ Rhein (bis 4 kw), laufendes Vorhaben Abgeschlossenen Tests mit Strömungsturbinen Grundlagen für Anwendungen an Flusswasserkraftmaschinen, Test am River Rider Niederheimbach Grundlagen für Transversalflussge neratoren Prototyp Klärstromcontainer 2 Prototypen für schwimmende hydrokinetische Turbinen; VECTOR-Test 2013

3 Forschungsstuktur

4 Forschungsstuktur

5 Forschungsstuktur

6 2. Ablauf am Beispiel des River Rider Niederheimbach

7 Wachstumskern Fluss-Strom PLUS FACHFORUM FLUSS-STROMPLUS Fertigung 01/2014 Montage 04/2014 Umsetzung der Fluss Transport 03/2014 Überführung 04/2014

8 Wachstumskern Fluss-Strom PLUS FACHFORUM FLUSS-STROMPLUS Umsetzung der Fluss

9 Wachstumskern Fluss-Strom PLUS FACHFORUM FLUSS-STROMPLUS Endmontage Montage Hauptmast Installation der Leistungselektronik Umsetzung der Fluss Installation des Nebenmastes Installation der Hubvorrichtung

10 Wachstumskern Fluss-Strom PLUS FACHFORUM FLUSS-STROMPLUS Installation der Fernwirkanlage Installation des Nebenankerseiles Installation des Hauptankerseiles Positionierung der Ruderanlage Umsetzung der Fluss Endmontage

11 Wachstumskern Fluss-Strom PLUS FACHFORUM FLUSS-STROMPLUS Erfassung der Betriebsdaten Generatorbetrieb + Leistungselektronik + Pegelwerte + Fließgeschwindigkeiten + Schifffahrt + Treibgutszenarien Umsetzung der Fluss

12 Datenauswertung Betriebszeiten mit Netzrückspeisung und Zählerverlauf Ermittlung der Beziehung Pegel- Fließgeschwindigkeit Leistungsverhalten bei Schiffspassagen

13 Wachstumskern Fluss-Strom PLUS FACHFORUM FLUSS-STROMPLUS Leistungsdiagramm des RRNH Dokumentation und Schlussbericht Ertragsdiagramm des RRNH Amortisationsdiagramm des RRNH Umsetzung der Fluss

14 Weiterführung der Forschung Bänecke Industrieservice und Wasserkraft: Anschlussforschung - Umbau auf Solo- Wasserradlösung - Änderung der Kraftübertragung - Neuer Generator

15 3. Fazit Fluss- ist eine Kombination aus theoretischer- und empirischer Forschung Die energetischen Verhältnisse eines konkreten Standortes müssen empirisch erfasst werden, da eine hydrokinetische Modellierung der Strömungsverhältnisse bisher nicht ausreichend genau möglich ist. Die Aufwendungen für Feldtests in Varianten sollen künftig erhöht werden. Weitere Konzepte für hydrokinetische Energiewandler sind zu entwickeln. Die geplanten Vorhaben inner- und außerhalb des Wachstumskerns Fluss-Strom Plus haben gute Chancen, neben der Flussturbine Smart Hydro Power ab 2020 weitere Produkte am Markt zu platzieren.