Wasserkraftwerke Seminar Zukunft der Energie, Salem 2008 Behrend Heeren

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  • Folie 1
  • Wasserkraftwerke Seminar Zukunft der Energie, Salem 2008 Behrend Heeren
  • Folie 2
  • 2 Inhalt 1. Einleitung 2. Typen von Wasserkraftwerken 2.1 Aufbau eines Wasserkraftwerkes 2.2 Wasserkraftwerke in Binnengewssern 2.3 Wasserkraftwerke im Meer 3. Grenzen der Nutzung 4. Zusammenfassung Einleitung Aufbau eines Wasserkraftwerkes Typen von Wasserkraftwerken Auswirkungen Fazit
  • Folie 3
  • 3 1. Einleitung Einleitung Aufbau eines Wasserkraftwerkes Typen von Wasserkraftwerken Auswirkungen Fazit
  • Folie 4
  • 4 Wasserkraft (Hydroenergie) - Strmungsenergie von flieendem Wasser, durch Maschinen Umsetzung in mechanische Energie - frher direkte Nutzung (Wassermhlen), heute Umwandlung in elektr. Energie (Wasserkraftwerke) - potentielle Energie des Wassers wird auf natrliche Weise erzeugt (Verdunstung, Wind, Regen) - beim Herunterflieen Umwandlung in kinetische Energie, die vom Menschen genutzt werden kann - Wasserkraft gehrt somit zu den erneuerbaren Energiequellen Einleitung Aufbau eines Wasserkraftwerkes Typen von Wasserkraftwerken Auswirkungen Fazit
  • Folie 5
  • 5 Historische Nutzung: Wasserrder Einleitung Aufbau eines Wasserkraftwerkes Typen von Wasserkraftwerken PAuswirkungen Fazit
  • Folie 6
  • 6 Historische Nutzung: Wasserrder - Bewsserung in der Landwirtschaft (ca. 1200 v.Chr.) - Antrieb von Mahlmhlen im rmischen Reich (ca. 100 v.Chr.) - Wassermhlen in Deutschland seit ca. 600 n.Chr. - ab dem 12. Jhd. weite Verbreitung in Mitteleuropa - Industrialisierung: Antrieb von Maschinen, Entwsserung von Bergwerken - ab 19. Jhd. Einsatz von Wasserturbinen - mit Einfhrung der Elektrizitt entstanden Wasserkraftwerke Einleitung Aufbau eines Wasserkraftwerkes Typen von Wasserkraftwerken Auswirkungen Fazit
  • Folie 7
  • 7 Wasserkraft heute Einleitung Aufbau eines Wasserkraftwerkes Typen von Wasserkraftwerken Auswirkungen Fazit
  • Folie 8
  • 8 Wasserkraft heute (weltweit) - Nutzungsmglichkeiten stark abhngig von geographischer Lage - Norwegen: fast 100% des Strombedarfs aus Wasserkraft, Brasilien und Ghana 80%, Alpenlnder 50% Quelle: BMU Einleitung Aufbau eines Wasserkraftwerkes Typen von Wasserkraftwerken Auswirkungen Fazit Anteile an der Stromerzeugung weltweit (2005)
  • Folie 9
  • 9 Wasserkraft heute (Deutschland) - 3,5% des Strombedarfs durch Wasserkraft - davon 80% in Mittelgebirgsregionen in Bayern und Baden-Wrttemberg erzeugt - ca. 7.000 Wasserkraftwerke bundesweit in Betrieb - ca. 400 Anlagen erzeugen 90% - Bereich zu 85% schon erschlossen - Verbesserung in erster Linie durch Modernisierung oder Installation von Werken an vorhandenen Stauanlagen mglich Einleitung Aufbau eines Wasserkraftwerkes Typen von Wasserkraftwerken Auswirkungen Fazit
  • Folie 10
  • 10 Wasserkraft heute (Deutschland) Quelle: BMU Stromerzeugung aus erneuerbaren Energiequellen Einleitung Aufbau eines Wasserkraftwerkes Typen von Wasserkraftwerken Auswirkungen Fazit
  • Folie 11
  • 11 Grundbegriffe (Stromerzeugung) Einleitung Aufbau eines Wasserkraftwerkes Typen von Wasserkraftwerken Auswirkungen Fazit
  • Folie 12
  • 12 Lastzeiten - Netzbelastung eines Stromnetzes, abhngig von der Tageszeit - Einteilung in Grund-, Mittel- und Spitzenlast - Grundlast: Netzbelastung, die whrend eines Tages (i.d.R.) nicht unterschritten wird (->Schwachlast) - Mittellast: Bereich, in dem ber die Grundlast hinaus zustzlicher Strom gebraucht wird - Spitzenlast: kurzzeitig auftretende hohe Leistungsnachfrage Einleitung Aufbau eines Wasserkraftwerkes Typen von Wasserkraftwerken Auswirkungen Fazit
  • Folie 13
  • 13 Lastzeiten Einleitung Aufbau eines Wasserkraftwerkes Typen von Wasserkraftwerken Auswirkungen Fazit
  • Folie 14
  • 14 Kraftwerkstypen Grundlastkraftwerke: - niedrigste Stromentstehungskosten - keine schnelle Regelbarkeit erforderlich - Bsp: AKW, Braunkohle, Wasserkraft Mittellastkraftwerke: - besser regelbar als Grundlastkraftwerke - Bsp: Steinkohlekraftwerke Spitzenlastkraftwerke: - schnell regelbar, hohe Erzeugungskosten - Bsp: Gasturbinen- und Pumpspeicherkraftwerke Einleitung Aufbau eines Wasserkraftwerkes Typen von Wasserkraftwerken Auswirkungen Fazit
  • Folie 15
  • 15 2. Wasserkraftwerke Einleitung Aufbau eines Wasserkraftwerkes Typen von Wasserkraftwerken Auswirkungen Fazit
  • Folie 16
  • 16 Typen von Wasserkraftwerken - Lauf- oder Flusskraftwerke - (Pump-)Speicherkraftwerke - Gezeitenkraftwerke - Wellenkraftwerke - Meeresstrmungskraftwerke - Einteilung nach: Auslastung, Bauart, Leistung - Leistung eines Kraftwerkes: Eingespeiste Strommenge im Kalenderjahr dividiert durch Jahresstundenzahl Einleitung Aufbau eines Wasserkraftwerkes Typen von Wasserkraftwerken Auswirkungen Fazit
  • Folie 17
  • 17 Aufbau Einleitung Aufbau eines Wasserkraftwerkes Typen von Wasserkraftwerken Auswirkungen Fazit
  • Folie 18
  • 18 Wasserturbine - wandelt kinetische Energie von Flssigkeiten in Dreh- oder Rotationsenergie um - Laufschaufeln werden durch Wasserstrom in Drehung versetzt - Drehung wird zum Antrieb eines Generators benutzt - wandelt Rotationsenergie in elektrischen Strom um Einleitung Aufbau eines Wasserkraftwerkes Typen von Wasserkraftwerken Auswirkungen Fazit
  • Folie 19
  • 19 Wasserturbine Leistung P (in Watt): - Wirkungsgrad , Wasserdichte , Erdbeschleunigung g, Durchflussvolumen V, Fallhhe h: P = * * g * h * V - sehr hoher Wirkungsgrad (bis ber 90%) - geringe Fallhhe kann zB durch groes Durchflussvolumen kompensiert werden und umgekehrt Einleitung Aufbau eines Wasserkraftwerkes Typen von Wasserkraftwerken Auswirkungen Fazit
  • Folie 20
  • 20 Wasserturbine - Turbine muss den unterschiedlichen Fallhhen und Durchflussmengen der Anlage angepasst sein - individuelle Anfertigung fr Grokraftwerke - Besonderheit: aufwendige Regelung ihrer Drehzahl bei immer leicht schwankenden Durchflussmengen - Anteil am Investitionsvolumen: Groanlagen 20%, Kleinanlagen 50% - jedoch erhebliche Lebensdauer (>60 Jahre) Einleitung Aufbau eines Wasserkraftwerkes Typen von Wasserkraftwerken Auswirkungen Fazit
  • Folie 21
  • 21 Itaipu-Kraftwerk (Brasilien) Einleitung Aufbau eines Wasserkraftwerkes Typen von Wasserkraftwerken Auswirkungen Fazit
  • Folie 22
  • 22 Typen von Wasserturbinen Einleitung Aufbau eines Wasserkraftwerkes Typen von Wasserkraftwerken Auswirkungen Fazit
  • Folie 23
  • 23 Wasserkraftwerke in Binnengewssern Einleitung Aufbau eines Wasserkraftwerkes Typen von Wasserkraftwerken Auswirkungen Fazit
  • Folie 24
  • 24 Lauf- und Flusskraftwerke - keine Speichermglichkeit des Wassers - Flusswasser wird durch Turbine geleitet (Francis oder Kaplan) - geringe Fallhhe, hohe Durchflussmengen - Wehranlagen steigern Durchfluss und Fallhhe - Stromerzeugung rund um die Uhr, gute Auslastung der Turbinen und geringe Betriebskosten -> Grundlastkraftwerk - jedoch jahreszeit- und tidebedingte Schwankungen Einleitung Aufbau eines Wasserkraftwerkes Typen von Wasserkraftwerken Auswirkungen Fazit
  • Folie 25
  • 25 Strombojen - Boje mit Turbine und Generator, im Fluss verankert - Einsatz in mittleren bis groen Flssen: Flussbreite: >4m Flusstiefe: >2m - Voraussetzungen: ruhige, gleichmige, schnelle Strmung; Fliegeschwindigkeit: >2m/s Einleitung Aufbau eines Wasserkraftwerkes Typen von Wasserkraftwerken Auswirkungen Fazit
  • Folie 26
  • 26 Strombojen Unterschiede zu traditionellen Flusskraftwerken: - bauliche Vernderungen im Fluss nicht erforderlich - in bisher nicht nutzbaren Flussabschnitten einsetzbar - kann leicht wieder entnommen werden - kaum Vernderung des Landschaftsbildes - keine Behinderung der Schifffahrt - kaum kologische Beeintrchtigungen Einleitung Aufbau eines Wasserkraftwerkes Typen von Wasserkraftwerken Auswirkungen Fazit
  • Folie 27
  • 27 Speicherkraftwerke Einleitung Aufbau eines Wasserkraftwerkes Typen von Wasserkraftwerken Auswirkungen Fazit
  • Folie 28
  • 28 Speicherkraftwerke - Wasser wird in einem Stausee gesammelt - natrlicher Ursprung oder Aufstauen mittels einer Staumauer oder einem Staudamm - Nutzung der hohen potentiellen Energie des gespeicherten Wassers - ber Rohrleitungen wird das Wasser auf die Turbine am Fu der Staumauer geleitet (Pelton-Turbinen) - durch hohes Geflle ist Stromerzeugung schon mit geringer Wassermenge mglich Einleitung Aufbau eines Wasserkraftwerkes Typen von Wasserkraftwerken Auswirkungen Fazit
  • Folie 29
  • 29 Speicherkraftwerke - Einteilung nach Fll- und Entleerungsrhythmus - Vorteil gegenber anderen Kraftwerken: Leistung steht binnen krzester Zeit zur Verfgung, zudem sehr gut regelbar ->Spitzenlastkraftwerk - Speicherkraftwerke knnen Ausflle anderer Kraftwerke kurzfristig berbrcken Einleitung Aufbau eines Wasserkraftwerkes Typen von Wasserkraftwerken Auswirkungen Fazit
  • Folie 30
  • 30 Pumpspeicherkraftwerke Einleitung Aufbau eines Wasserkraftwerkes Typen von Wasserkraftwerken Auswirkungen Fazit
  • Folie 31
  • 31 Pumpspeicherkraftwerke - dient zur Speicherung elektrischer Energie durch Umwandlung in potentielle Energie - Schwachlastzeiten: Energieaufwand - Hhe ist abhngig von Wassermenge - in Spitzenlastzeiten wird Strom produziert (Funktionsweise wie beim Speicherkraftwerk) - sehr flexibel regelbar, Leistung innerhalb Minuten abrufbar ->