ENERGIEFORUM 2017 Wachstumskern FLUSS STROM PLUS Grundlastfähige Energiegewinnung durch ökologisch verträgliche Flusswasserkraftanlagen ENERGIE aus dem Fluss Erfolgspotentiale aus dem Wachstumskern Fluss Strom Plus 1. Dezember 2017, Dresden Mario Spiewack Bündnismanagement Fluss Strom OVGU; ZPVP Experimentelle Fabrik, Magdeburg Seite 2
Experimentelle Fabrik Magdeburg Erprobungswerkstatt Demonstrationswerkstätte Lernlabor Initiator und Promotor permanenter Innovationsprozesse INNOVATIONEN Produkte Verfahren Prozesse Gründung 1996 Gesellschafter Stadt Magdeburg (51%) und Universität Magdeburg (49%) Prozessseitige und fachliche Unterstützung von Innovations- und Entwicklungsprozessen Projektentwicklung - Netzwerkmanagement Sofortlieferant Dienstleister Beratungsstelle Seite 3 NETZWERK Technologiekompetenz Fluss-Strom ZPVP; Dr. R. Fietz; M. Spiewack; 2017
Schiffmühlen in 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 NETZWERK Technologiekompetenz Fluss-Strom ZPVP; Dr. R. Fietz; M. Spiewack; 2017
Fluss-Strom-Wasserkraftpotentiale France Italy Switzerland Hungary Weltweit ungenutzte Standortpotentiale: frei fließende Fließgewässer ungenutzte ehemalige Mühlenstandorte Wehrstandorte mit geringen Gefällehöhen Gewässerbereiche mit wechselnden Strömungsrichtungen South Africa Nigeria Pakistan Argentina Elbe Seite 5 NETZWERK Technologiekompetenz Fluss-Strom ZPVP; Dr. R. Fietz; M. Spiewack; 2017
Netzwerk Technologiekompetenz Fluss-Strom 8 Forschungs- Partner (davon 5 aus Sachsen-Anhalt) ISUT L 30 Industriepartner (davon 16 aus Sachsen-Anhalt) Seite 6 NETZWERK Technologiekompetenz Fluss-Strom ZPVP; Dr. R. Fietz; M. Spiewack; 2017
Netzwerk-Aktivitäten / Referenzen (Auszug) VECTOR Forschungsversuchsträger Fischfreundliches Wehr RIVER RIDER ENERTAINER Segmentwasserrad am Klärwerksauslauf Ringsegmentgenerator Schwimmende Turbine RIVER RIDER Tandem Wir setzen Innovationen um! Seite 7 NETZWERK Technologiekompetenz Fluss-Strom ZPVP; Dr. R. Fietz; M. Spiewack; 2017
Produktentwicklungen (Auswahl) Stationäre Wasserräder Schiffmühle River Rider Solo Schiffmühle River Rider Tandem Energy Floater Klappschaufelwasserrad VECTOR Forschungsversuchsträger Flusswasserkraftanlage ElbStrom I ENERTAINER Containerwasserkraftwerk Fischfreundliches Wehr Hydrokinetische Turbinen Smart Hydro Power Turbine Fluss Strom Flottillenkraftwerk Universelles Staudruck Wasserrad KlaerStrom Containerwasserkraftwerk Fluss Strom Energieförderband Energiewandlung mittels Membranen Horizontal Wasserrad patentiert Fluss Strom WK Gefälle WK Seite 8 NETZWERK Technologiekompetenz Fluss-Strom ZPVP; Dr. R. Fietz; M. Spiewack; 2017
Bündnis Wachstumskern Fluss Strom Plus Wachstumskern FLUSS STROM PLUS Grundlastfähige Energiegewinnung durch ökologisch verträgliche Flusswasserkraftanlagen Unser Bündnis 19 Industriepartner und 8 Forschungseinrichtungen Seite 9
Allgemeine Meinung Wachstumskern FLUSS STROM PLUS Grundlastfähige Energiegewinnung durch ökologisch verträgliche Flusswasserkraftanlagen DAS AUSBAUPOTENTIAL FÜR WASSERKRAFT IST IN DEUTSCHLAND NAHEZU ERSCHÖPFT! Elbe Wir sehen das anders. Seite 10
Unsere Verbundprojekte Wachstumskern FLUSS STROM PLUS Grundlastfähige Energiegewinnung durch ökologisch verträgliche Flusswasserkraftanlagen Seite 11
gefördert durch WK Fluss-Strom; M. Spiewack; 2016 Seite 12 Forschungsschwerpunkte (Projektstruktur)
gefördert durch Referenzanwendungen Seite 13 Prototypenanwendungen an Referenzstandorten ÖkoEnergieFluss Flottillenkraftwerke Wasserkraftmaschinen Kaskade KFW Komponenten ÖkoZert VP 1 VP 2 VP 3 VP 4 VP 5 VP 6 WK Fluss-Strom; M. Spiewack; 2016 Komponentenanwendung in den Prototypen
gefördert durch Verbundprojekt 1 Seite 14 Entwicklungsziele: Mobile Textilbuhnen zur Renaturierung nach WRRL WK Fluss-Strom; M. Spiewack; 2016 ÖkoEnergieFluss zur Gewässerentwicklung mit Fluss Strom Anlagen und Refinanzierung ökologischer Maßnahmen Demonstrationsgewässer und Erprobung in Sachsen Anhalt (Bode) VP Leitung: Projektpartner: Institut für angewandte Gewässerökologie GmbH
gefördert durch Seite 15 Verbundprojekt 2 Entwicklungsziele: Fluss Strom Flottillenkraftwerk für größere Fließgewässer mit innovativer Verankerung Effizienzsteigerung tiefschlächtiger Wasserräder WK Fluss-Strom; M. Spiewack; 2016 Demonstration und Erprobung in Sachsen Anhalt (Elbe bei Magdeburg) VP Leitung: SIBAU Genthin GmbH & Co.KG Projektpartner:
gefördert durch Verbundprojekt 3 Seite 16 Entwicklungsziele: universelles Staudruck wasserrad mit reaktiven Textilien Horizontal²Wasserrad Hydrokinetische Turbinen... WK Fluss-Strom; M. Spiewack; 2016 zur Stromerzeugung im Fließgewässer für private Investoren Demonstration und Erprobung in Sachsen Anhalt (Bode, VECTOR) VP Leitung: Otto von Guericke Universität, Institut für Maschinenkonstruktion Projektpartner:
gefördert durch Seite 17 Verbundprojekt 4 Entwicklungsziele: Kaskade Fischfreundliches Wehr als wirtschaftliche Alternative zu Fischtreppen und zur Energieerzeugung In Form und Steifigkeit veränderbarer 3D Textilien zur Beeinflussung von Strömungsvorgängen WK Fluss-Strom; M. Spiewack; 2016 Demonstration und Erprobung (inkl. Fischversuche) im Labor der TU Dresden VP Leitung: Otto von Guericke Universität, ISUT Projektpartner:
gefördert durch Verbundprojekt 5 Seite 18 Entwicklungsziele: Transversalflussgenerator Generator mit eisenloser Luftspaltwicklung Steuerungsmodul Fernwartungs/ diagnosetool Wartungsfreie Gleitlager WK Fluss-Strom; M. Spiewack; 2016 als passfähige Komponenten für VP 2 bis VP 4 Demonstration und Erprobung in den Fluss Strom Anlagen VP Leitung: Projektpartner: Otto von Guericke Universität, Institut für elektrische Energiesysteme IESY
gefördert durch Seite 19 Entwicklungsziele: Ökologisches Bewertungsverfahren zur Zertifizierung der Anlagen aus VP2 bis VP4, als ÖkoZert Dienstleistung in D und EU und als Schulung mit Rivernorm Foundation Multisensorisches Analysesystems für ein multikriterielles Fischmonitoring WK Fluss-Strom; M. Spiewack; 2016 VP Leitung: Institut für Wasserwirtschaft, Siedlungsbau und Ökologie GmbH (IWSÖ) Projektpartner: Demonstration und Erprobung an den Fluss Strom Anlagen
Tagungsdokumentation online: www.flussstrom.eu Wachstumskern FLUSS STROM PLUS Grundlastfähige Energiegewinnung durch ökologisch verträgliche Flusswasserkraftanlagen Seite 20
gefördert durch Seite 21 Fluss-Strom - Technologieplattform Stationäres Segmentwasserrad Klappschaufel Wasserrad Wasserwirbelturbine Pfahlverankerung Spezialanker Forschungsversuchsträger VECTOR Katamaran für stark befahrene Fließgewässer Technologieplattform Ist Synchrongeneratoren* Ringgenerator* Teflon Polyamid Gleitlager MPP Steuerung Treibgutabwehrsystem Schnellhubtechnik für Wasserräder Leichtbaupropeller mit Aluminium Wabenkern Kunststoffbeschaufelung Halbkreis Segmentrechen Wasserräder und Turbinen Verankerung und Positionierung Schwimm Auftriebskörper Generatoren und Lager Steuerung und Fernwartung Kopier Produktschutz Reaktive Flexible Materialien Umwelttechnik und Monitoring Schwimmende tiefschlächtige Wasserräder (VP2) Hydrokinetische Turbinen (VP3) WK Fluss-Strom; M. Spiewack; 2016 Horizontalwasserrad (VP3) Universelles Staudruckwasserrad (VP3) Ufer (VP2; 3) verankerung Flussgrund (VP1,2) verankerung Ruder (VP2) positionierung Mast (VP2) verankerung Kennzeichnung & Beleuchtung (VP2) Katamaranplattform für Flottillen (VP2) Turbinen (VP3) schwimmkörper Integrierte (VP3) Auftriebskörper Transversal (VP5) flussgenerator Generator mit eisenloser Luftspaltwicklung (VP5) Wartungsfreie Gleitlager (VP5) Fernwartungstechnik (VP5) Ferndiagnosetechnik (VP5) Steuerungstechnik (VP2, 5) Fluss Stromeinspeisetechnik (VP2, 5) Technologieplattform Soll Nahbereichsschutz (VP2, 3) Kopierschutz von Bauteilen (VP3, 5) Reaktive (VP3,4) Textilien für WR/ Turbinen Flexible Materialien zur Strömungslenkung; optimierung (VP1,4) Bild / Videoerfassung zur Fischüberwachung (VP6) Feinrechenanlagen in Kombination mit der Treibgutabwehr (VP3) Gewässer (VP1) entwicklung
Fluss Strom Produktorientierung Wachstumskern FLUSS STROM PLUS Grundlastfähige Energiegewinnung durch ökologisch verträgliche Flusswasserkraftanlagen Stationäres Wasserrad Horizontal2 Wasserrad River Rider * Hydrokinetische Turbine Fischfreundliches Wehr * Produktverantwortungen sind eindeutig zugeordnet Produktschutz ist weitestgehend gewährleistet Aufbau Produktprogramm für die Vermarktung Seite 22
Fluss Strom Produktorientierung Wachstumskern FLUSS STROM PLUS Grundlastfähige Energiegewinnung durch ökologisch verträgliche Flusswasserkraftanlagen Stationäres Wasserrad Horizontal2 Wasserrad River Rider * Hydrokinetische Turbine 1 Fischfreundliches Wehr * universelles Staudruck Wasserrad Flottillenkraftwerk Hydrokinetische Turbine 2 Kaskade Fischfreundliches Wehr * Fluss Strom Energy GmbH Seite 23
Stationäre Wasserräder Wachstumskern FLUSS STROM PLUS Grundlastfähige Energiegewinnung durch ökologisch verträgliche Flusswasserkraftanlagen Mittelwerte: Durchmesser: 4,0 m Breite: 1,30 1,50 m Leistung: 3 12 kw U/min: 5 Nm: 9.500 KW: 3 12 KW IP 54 400 V Seite 24
Waterwheel Typ L500 and prototype Seite 25 NETZWERK Technologiekompetenz Fluss-Strom ZPVP; Dr. R. Fietz; M. Spiewack; 2017
Prospects Diameter: 2 m Ratet power: 5,5 KW Rotation: 5 10 U/min Seite 26 NETZWERK Technologiekompetenz Fluss-Strom ZPVP; Dr. R. Fietz; M. Spiewack; 2017
Verteilte Wertschöpfung in der Region 100% Made in Germany Beispiel Flottillenkraftwerk Wachstumskern FLUSS STROM PLUS Grundlastfähige Energiegewinnung durch ökologisch verträgliche Flusswasserkraftanlagen Stahlwasserbau Steuerung Generator Gleitlager Forschung DL Statik Überwachung Aktuell 3 Schutzrechte im angestrebten Produkt FKW Seite 27
gefördert durch Seite 28 Motivation - Horizontalwasserrad (H²W) schwimmfähig [6] Bewegungsenergie des Flusses als Energiequelle Flache schmale Fließgewässer bis 2,5 m/s Fließgeschwindigkeit WK Fluss-Strom; M. Spiewack; 2016 Abbildung CAD Modell des Horizontalwasserrades mit angenommener Strömung Drehzahl: 20 min -1 Leistungsbereich bis 1 KW
gefördert durch Seite 29 Horizontal²Wasserrad (H²W) Leistungsprognose U/min: 20 Nm: 160 KW: 0,5 KW IP 55 230 V WK Fluss-Strom; M. Spiewack; 2016
gefördert durch Seite 30 Auslegung Lagerung H²W - Feinentwurf WK Fluss-Strom; M. Spiewack; 2016
gefördert durch Seite 31 H²W Prototyp WK Fluss-Strom; M. Spiewack; 2016
Verteilte Wertschöpfung in der Region 100% Made in Germany Beispiel Horizontal2wasserrad Wachstumskern FLUSS STROM PLUS Grundlastfähige Energiegewinnung durch ökologisch verträgliche Flusswasserkraftanlagen Schiffbau Steuerung Generator Gleitlager Forschung DL GFK Teile Überwachung Aktuell 1 Schutzrecht im angestrebten Produkt H2W Seite 32
FachForum Fluss Strom 27.09.2017 Begleitausstellung Prototypen zum Anfassen Wachstumskern FLUSS STROM PLUS Grundlastfähige Energiegewinnung durch ökologisch verträgliche Flusswasserkraftanlagen Prototyp Horizontal2Wasserrad Prototyp 1 Hydrokinetische Turbine Seite 33
Multifunktionale Versuchsplattform Vector Wachstumskern FLUSS STROM PLUS Grundlastfähige Energiegewinnung durch ökologisch verträgliche Flusswasserkraftanlagen Foto: Dr. Thoralf Winkler Foto: Dirk Mahler, Fraunhofer IFF Seite 34
Netzwerk Technologiekompetenz Fluss-Strom RR Niederheimbach Rhein Elb Strom I / Magdeburg Elbe Versuchsträger Umbau & Erprobung 2017 in Prozess Experimentelle Entwicklung ohne Forschungsbeteiligung Umbau & Erprobung 2017 in Prozess Seite 35 NETZWERK Technologiekompetenz Fluss-Strom ZPVP; Dr. R. Fietz; M. Spiewack; 2017
Ansprechpartner ZPVP Zentrum für Produkt-, Verfahrensund Prozessinnovation GmbH Experimentelle Fabrik Magdeburg Ansprechpartner: Mario Spiewack Sandtorstr. 23, 39106 Magdeburg Telefon: +49 (0)391 54 48 6-19 217 Telefax: +49 (0)391 54 48 6-19 203 E-Mail: mario.spiewack@exfa.de Internet: www.exfa.de www.flussstrom.de www.flussstrom.de/innovationsforum www.flussstrom.eu www.urbanes-speicherkraftwerk.de Seite 36 NETZWERK Technologiekompetenz Fluss-Strom ZPVP; Dr. R. Fietz; M. Spiewack; 2016
gefördert durch Seite 37 WK Fluss-Strom; M. Spiewack; 2016
gefördert durch Seite 38 Bündnisvision und Ziele WK Fluss-Strom; M. Spiewack; 2016 (I) Systemlösungskompetenz im Bündnis mit dem Ziel die richtige Lösung und das richtige Produkt für jeden Fluss-Strom- Wasserkraft- Standort (IV) (II) Vom Technologie- zum Marktführer: Ziel Marktführerschaft in Deutschland für Produkte zur Energiegewinnung aus Flüssen ohne Aufstau und zur energetischen Fließgewässerrenaturierung in 5 Jahren (Marktführer in Europa in 10 Jahren) Weltweites Fluss-Strom- Marktpotential von rund 69 Mrd. EUR Von der Kernkompetenz zur Markterschließung: Energetische Erschließung von Standorten mit geringem Wasserkraftpotential durch wirtschaftlich effiziente und ökologisch verträgliche Fluss-Strom- Wasserkraftanlagen, mit dem Schwerpunkt der Nutzung des frei fließenden Wassers (III) Hohe Produktakzeptanz durch kurze Amortisationszeiten für Kunden
Entwicklungsvorhaben Technologieerweiterung Neuartige Strömungsturbine Ringgenerator und Feldtest mit Klappschaufel-Wasserrad auf dem VECTOR Fluss-Strom- Energieförderband Patentinhaber HUCKE / GNISA Patentinhaber H. Drews Antrag in Vorbereitung Antrag in Bearbeitung Antrag in Vorbereitung Seite 39 NETZWERK Technologiekompetenz Fluss-Strom ZPVP; Dr. R. Fietz; M. Spiewack; 2017
Bewerbung zum Deutschen Nachhaltigkeitspreis www.forschungspreis.de Seite 40 NETZWERK Technologiekompetenz Fluss-Strom ZPVP; Dr. R. Fietz; M. Spiewack; 2017
Sonstiges powered by Fluss-Strom Neue Vorlesung: Wasserkraftanlagen Masterstudiengang Nachhaltige Energiesysteme Start ab 05-2017 Maschinenbautage 2017 (27./28.09.2017) Eigene Session Nachhaltige Energielösungen aktuell 2 Beiträge aus Fluss-Strom (OVGU/IESY; ZPVP/WK) weitere willkommen Leitmarktarbeitskreis 11.05.2017; WIMI Energie, Maschinen- und Anlagenbau, Ressourceneffizienz Leitprojekt Roadmap EMAR Dezentrale hybride Elektrifizierung auf Basis von Fluss-Strom 5 Fluss-Strom Partner involviert Seite 41 NETZWERK Technologiekompetenz Fluss-Strom ZPVP; Dr. R. Fietz; M. Spiewack; 2017