Wasserkraft Puntigam Rupert Vorlesung Erneuerbare Energieträger Lehrgang Energiemanagement Recht-Technik-Wirtschaft
Inhaltsübersicht Bedeutung der Wasserkraft HISTORISCHER RÜCKBLICK PHYSIKALISCHE GRUNDLAGEN KRAFTWERKSTYPEN Unterscheidung von Niederdruck und Hochdruck Laufwasserkraftwerke Talsperren Pumpspeicherkraftwerke Tidenhubkraftwerke Osmosekraftwerke Wellenkraftwerke Strombojen MeereswärmeKraftwerke Kleinwasserkraftwerke TURBINEN Francisturbinen Kaplanturbine Peltonturbine Vergleich UMWELT Allgemein Eingriff ins Ökosystem Hochwasserschutz Aktueller Stand Derzeitiger Stand der Wasserkraft in Ö, D, weltweit Zukunft der Wasserkraft Quellen: Statistisches Bundesamt Wasserkraftanlagen: Planung, Bau und Betrieb von Jürgen Giesecke, Emil Mosonyi UNI Augsburg Max-Planck-Institut für Plasmaphysik Rudolf Diesel Technikum Recon Energy EEG Wikipedia TU-Wien 2 06.07.2016 Wasserkraft Puntigam Rupert
Stromerzeugung und Energieverbrauch in Österreich ~1/3 erneuerbarer Endenergieverbrauch davon ~1/3 Wasserkraft und ~2/3 Biomasse Stromanteil der Wasserkraft: ~2/3 bzw. 60% 3 06.07.2016 Wasserkraft Puntigam Rupert
Energieflussbild Österreich 2010 4 06.07.2016 Wasserkraft Puntigam Rupert
Situation Deutschland (Stromproduktion) Übersicht der energieerzeugenden Kraftwerkstypen 5 06.07.2016 Wasserkraft Puntigam Rupert
Historische Wasserkraftnutzung 6 06.07.2016 Wasserkraft Puntigam Rupert
Energetische Grundlagen Energie des ruhenden Wassers Energie des fließenden Wassers Nutzbare Gesamtenergie 7 06.07.2016 Wasserkraft Puntigam Rupert
Wasserkraftwerkskategorisierungen Niederdruck Meistens Laufwasserkraftwerke Mitteldruck Meistens Talsperren (Dämme bzw. Staumauern) Hochdruck Meistens Speicher- und Pumpspeicherkraftwerke Quelle: Wikipedia 8 06.07.2016 Wasserkraft Puntigam Rupert
Kraftwerkstypen Laufwasserkraftwerke Häufigste Art von Wasserkraftwerken Meist Niederdruckkraftwerke für Grundlast Im Flusslauf bzw. Kanalführung integriert 9 06.07.2016 Wasserkraft Puntigam Rupert
Kraftwerkstypen Laufwasserkraftwerke 10 06.07.2016 Wasserkraft Puntigam Rupert
Kraftwerkstypen Talsperren Meist Mittel- oder Hochdruckanlangen Überflutung großer Flächen bis hin zu Landstrichen (Je größer die Aufstauung desto größer die Energieausbeute) Abdeckung von Grund- Mittel- und Spitzenlast 3-Schluchten-Talsperre: Nennleistung 18,2GW [22,5GW in Bau] 11 06.07.2016 Wasserkraft Puntigam Rupert
Kraftwerkstypen - Pumpspeicherkraftwerke Speicherung von potentieller Energie Höhenunterschied ~ 100-500m Abdeckung von Spitzenlasten Deutscher Atomstrom wird zu österreichischem Ökostrom der von Deutschland wieder gekauft wird Weitere Nutzung als Trinkwasserreservoire Freizeitareale 12 06.07.2016 Wasserkraft Puntigam Rupert
Kraftwerkstypen - Tidenhubkraftwerke Ausnützung von Ebbe und Flut Nur wenige Standorte geeignet Keine gleichmäßige Stromversorgung (Tagesverlauf und Mondphasen) 13 06.07.2016 Wasserkraft Puntigam Rupert
Meeresströmungskraftwerk Prinzipieller Aufbau wie Windkraftanlagen Nachteile Eingeschränkte Schiffbarkeit und Fischerei Teurer und aufwendiger Bau wegen Salzwasser Am Meeresboden können Kolke entstehen Vorteile Kontinuierlicher Fluss der Meeresströmung Niedrige Strömungsgeschwindigkeiten ausreichend da Wasser ca. 800 mal dichter als Luft 14 06.07.2016 Wasserkraft Puntigam Rupert
Beispiel Swansea lagoon tital power Potenzial von Meeresströmungskraftwerken ~ 5% des Weltstrombedarfs 15 06.07.2016 Wasserkraft Puntigam Rupert
Swansea-lagoon tital power Kraftwerkskomponenten (Inbetriebnahme bei Zusage ca. 2020) Bei Gießerei Traisen von Andriz Hydro angefragte Gußteile Proposed LCOE: ~ 168 /MWh (AKW Hinkle-Point ~92,5 /MWh) 16 06.07.2016 Wasserkraft Puntigam Rupert
Kraftwerkstypen - Osmosekraftwerke Energiegewinnung durch Osmosedruck Ionenarme Flüssigkeit (Süßwasser) passiert Membran zur ionenreichen Flüssigkeit (Salzwasser) Osmotischer Druck kann theoretisch bis zu 27bar betragen In Praxis ca. 10bar bis 15bar Bisher in der Prototypenphase (Norwegen) 17 06.07.2016 Wasserkraft Puntigam Rupert
Kraftwerkstypen Wellenkraftwerke 18 06.07.2016 Wasserkraft Puntigam Rupert
Kraftwerkstypen Strombojen (österreichische Entwicklung) 19 06.07.2016 Wasserkraft Puntigam Rupert
Kraftwerkstypen Meereswärmekraftwerk (Wärmepumpenprinzip) 20 06.07.2016 Wasserkraft Puntigam Rupert
Kleinwasserkraftwerke Einspeisetarife Kleinwasserkraft-Anteil in Österreich beträgt 5,5 TWh (14%) von 38 TWh In OÖ allein gibt es über 5000 Kleinwasserstaubauten die nur teils eine el. Energieerzeugung besitzen und zudem meist sehr alt und ineffizient sind. Aufgrund der sehr geringen Stromvergütungen & Wasserrechtsvorgaben lohnt sich eine Revialisierung meist nicht! 21 06.07.2016 Wasserkraft Puntigam Rupert
Turbinenbauarten Einsatzgebiete der verschiedenen Turbinen nach Verwendungszweck Niederdruckanlagen Kaplanturbine Francisturbine Mitteldruckanlagen Kaplanturbine Peltonturbine Francisturbine Hochdruckanlagen Francisturbine Peltonturbine 22 06.07.2016 Wasserkraft Puntigam Rupert
Turbinen - Francisturbine Universell einsetzbar Fallhöhen bis über 500 m Leistung bis 700 MW Wirkungsgrad: bis 90 % Neuere Bauformen: Rohrturbine 23 06.07.2016 Wasserkraft Puntigam Rupert
Turbinen - Kaplanturbine vor allem in Flüssen mit großen Wassermengen geringem Gefälle Wirkungsgrad: bis 96 % Leistung bis zu 100 MW 24 06.07.2016 Wasserkraft Puntigam Rupert
Turbinen - Peltonturbine Wasser trifft durch Düsen auf Peltonturbine Durch Umlenkung des Wasserstrahls um fast 180 optimale Energieausbeute Fallhöhen zwischen 50 m 2000 m Leistungen bis 500 MW Wirkungsgrad: bis 90 % 25 06.07.2016 Wasserkraft Puntigam Rupert
Turbinen- Einsatz- Diagramm 26 06.07.2016 Wasserkraft Puntigam Rupert
Speicherkraftwerk Kartell - Daten 27 06.07.2016 Wasserkraft Puntigam Rupert
Umwelt - Eingriff ins Ökologiesystem Vorteile: Wasserkraftanlagen sind praktisch CO 2 neutral Verbesserung der Schiffbarkeit von Gewässern durch Talsperren und Staudämme Hochwasserschutz Halten des Grundwasserspiegels Nachteile: Durch Wasserkraftwerke wird oftmals die Flussführung verändert Durch Veränderung der Flussführung resultiert eine Veränderung der (Aqua-)Flora und (Aqua-) Fauna Fische sind in ihrem natürlichem Wanderverhalten eingeschränkt (trotz Fischtreppen) Durch ausbleibende Hochwasser keine Überflutungsgebiete Variirende Wasserpegel bei StauseenŁ Beeinflussung Fauna & Flora verringerte Fließgeschwindigkeit aufgrund des Gewässeraufstaus führt zu verringerter Sauerstoffkonzentration und Erhöhung der Wassertemperatur sowie unterschiedlichem Materialtransport 28 06.07.2016 Wasserkraft Puntigam Rupert
Umwelt Hochwasserschutz Durch Kipp- bzw. Schwellbetrieb der Laufwasserkraftwerke können Hochwässer abgefangen werden Alpenraum: ~1/3 der Hochwasserspitzen abgeschwächt Nachteilig wirken sich jedoch die historischen Flussregulierungen aus! Ł Rückbau der Regulierungen wird derzeit angestrebt z.b. 3-Schluchten-Damm: soll Jahrtausendflut standhalten und Hochwässer im Jangtse-Tal eliminieren 29 06.07.2016 Wasserkraft Puntigam Rupert
Fazit der Wasserkraft Vorteile: Kostengünstige Methode der Stromerzeugung Keine schädlichen Emissionen im Betrieb von Wasserkraftanlagen Dauerhafte / Saisonale Verfügbarkeit des Rohstoffes Vom Ausland unabhängige Energieversorgung Weiterer Ausbau lohnt sich Revitalisierung bestehender vor allem Kleinanlagen ist sinnvoll Nachteile: - Zum Teil starke Eingriffe in Natur - Gefährdung von Fischen und anderen Wasserlebewesen 30 06.07.2016 Wasserkraft Puntigam Rupert
Zukunft der Wasserkraft in Östrreich 31 06.07.2016 Wasserkraft Puntigam Rupert
Wasserkraftpotenziale in Deutschland 32 06.07.2016 Wasserkraft Puntigam Rupert
Wasserkraftpotenzial weltweit 33 06.07.2016 Wasserkraft Puntigam Rupert