Revitalisierung von Kleinwasserkraftwerken in der Praxis Technische Möglichkeiten Ökologische Erfordernisse DI Thomas Buchsbaum Kleinwasserkraft Österreich 1
Was bedeutet Revitalisierung? Technisch Effizientere Ausnutzung des Standortes (Ausbaugrad, Wirkungsgrade, Fallhöhe, Reduktion Verluste) Ausgleich der Verlusten durch erforderliche ökologische Maßnahmen Steigerung der Engpassleistung oder des Regelarbeitsvermögens (um mind. 15 %) Ökologisch Schaffung der Durchgängigkeit im Gewässer (Vernetzung von Lebensräumen) Verbesserung der Gewässerstruktur 2
Auswirkungen ökologischer Maßnahmen Ökologische Anpassungsmaßnahmen bedeuten für den Kraftwerksbetreiber sowohl Investitionskosten, als auch einen Produktionsverlust durch Wasserabgabe. Produktionseinbußen durch Restwasserabgabe. Bei Fischaufstiegshilfen sind neben der Wasserabgabe vor allem die Baukosten relevant. 3
Ausgleichsmaßnahmen ABER Viele, vor allem ältere Anlagen, nutzen das möglich Potential nicht aus Durch eine technische Revitalisierung können die Verluste ausgeglichen werden. Steiermark: knapp 100 GWh/a aus Revitalisierung 4
Revitalisierungen Welche Aspekte sind bei Revitalisierungen zu berücksichtigen? Technische Aspekte Bewilligungs -verfahren Ökologische Aspekte Wirtschaftliche Faktoren 5
Aus technischer Sicht zu beachten Betriebsdaten Fallhöhe Ausbaugrad/Ausbauwassermenge Regelarbeitsvermögen Hydrologische Daten Durchschnittliche Abflussdauerlinie Mindest-Abflussdauerlinie Verluste (Wehr, Einlauf, Rechenreinigung, Oberwasser-, Unterwasserkanal etc.) 6
Aus ökologischer Sicht zu beachten Durchgängigkeit der Gewässer Fischaufstiegshilfe Restwasser Rückstau und Sedimenttransport 7
Aus wirtschaftlicher Sicht zu beachten Abschätzung des Vorhabens Investitionskosten Erwartete Produktionsmengen/-steigerung Erwartete Einbußen durch ökologische Erfordernisse Erwartete Einnahmen Stromverkauf Förderungen Eigenverbrauch pixelio.de 8
Typische Revitalisierungsmaßnahmen Ökologisch Fischaufstiegshilfen Restwasser Technisch Stauzielerhöhung Automatisierung Turbinentausch Behebung von Wasserverlusten durch Schäden, z. B. Wehranlage Maßnahmen an der Rechenanlage Restwasserturbine 9
Revitalisierungsbeispiel 1 - Bestand Technische Eckdaten Bestand: 2 Francis Turbinen (2,0 bzw. 0,8 m³/s) Nettofallhöhe 2,2 m Regelarbeitsvermögen 120.000 kwh/a Gesamtwirkungsgrad 40 % 500 Meter Ausleitung hohes Gefälle in Oberwasserkanal Keine Restwasserabgabe, keine FAH (prioritäres Gewässer) Höhe Wehranlage 1,8 m Hydrologische Eckdaten MQ = 4,02 m³/s, NQ T = 0,14 m³/s, MJNQ T = 0,46 m³/s 10
Revitalisierungsbeispiel 1 - Lösung Maßnahmen: Neue Kaplanturbine (2,8 m³/s) Beibehaltung der Ausleitung Fallhöhenvergrößerung > hydraulische Verbesserung OW Kanal Automatisierte Rechenanlage Restwasserabgabe (mind. 340 l/s) Bau einer Fischaufstiegshilfe 11
Revitalisierungsbeispiel 1 - Ergebnis Bestand Ökologie Ökologie + Technik Turbine 2 Francis - Kaplan Q Schluck (m³/s) 2,8-2,8 Anlagenleistung (kw) 30-60 Ausleitung (m) 500-500 H Netto (m) 2,2-2,55 Regelarbeitsvermögen (kwh) 120.000 100.000 300.000 Q Rest (m³/s) 0,0 0,34 0,34 Baukosten Technik in 0 250.000,- Baukosten Ökologie in 30.000,- 30.000,- Förderung Ökologie (35%) in 10.500,- 10.500,- Finanzierungsbedarf in 19.500,- 269.500,- Tarif in /MWh 50,00 50,00 105,50 Gesamterlös / Jahr in 6.000,- 5.000,- 31.650,- Anmerkung: Vereinfachte Kostenrechnung 12
Revitalisierungsbeispiel 1 13
Revitalisierungsbeispiel 1 Fotos zur Verfügung gestellt vom Betreiber der Anlage 14
Revitalisierungsbeispiel 2 - Bestand Technische Eckdaten Bestand: Francis Spiralturbine 0,4 m³/s Bruttofallhöhe 14,7 m Nettofallhöhe 13,0 m Regelarbeitsvermögen 200.000 kwh/a Gesamtwirkungsgrad 60 % 250 Meter Ausleitung natürliche Wanderhindernisse Keine FAH, Restwasser (40 l/s) Hohe Verluste in Druckrohr, Saugrohr & am Rechen Hydrologische Eckdaten MQ = 0,65 m³/s, NQ T = 0,05 m³/s, MJNQ T = 0,14 m³/s 15
Revitalisierungsbeispiel 2 - Lösung Maßnahmen: Verringerung der Strömungsverluste > Vergrößerung Rechenfläche > Vergrößerung Rohrdurchmesser (d = 800 mm) Erhöhung des Schluckvermögens (Neue Francisturbine) Restwasserabgabe FAH nicht notwendig (nat. Wanderhindernisse) Ausbaudurchfluss Nettofallhöhe Restwasser 0,7 m³/s 14,0 m 80 l/s 16
Revitalisierungsbeispiel 2 - Ergebnis Bestand Ökologie + Technik Turbine Francis Francis Q Schluck (m³/s) 0,4 0,7 H Netto (m) 13,0 14,0 Anlagenleistung (kw) 34 74 Regelarbeitsvermögen (kwh) 200.000 360.000 Q Rest (l/s) 40,0 70,0 Baukosten Technik in 360.000,- Tarif in /MWh 50,00 105,50 Gesamterlös / Jahr in 10.000,- 37.980,- Anmerkung: Vereinfachte Kostenrechnung 17
Revitalisierungsbeispiel 2 18
Revitalisierungsbeispiel 1 Symbolbilder 19
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