Technik der Wasserkraft - E.ON - Strom und Gas - Info-Service

Technik der Wasserkraft
Regenerative Energie: Aus Wasserkraft wird Strom

Inhalt
3 Die Energie im Wasser
4 E.ON Wasserkraft GmbH
6 Strom ist nicht gleich Strom
8 Wie wird aus Wasser Strom?
10 Laufwasserkraftwerke
14 Speicherkraftwerke
18 Pumpspeicherkraftwerke
22 Informationsquellen
23 Impressum

Die Energie im Wasser
Aus Quellen schöpfen, die nie versiegen
Regenerative Energien – also Energien, die
sich nicht erschöpfen und erneuerbar sind –
tragen in Deutschland wesentlich dazu bei,
den CO 2 -Ausstoß zu vermeiden. Durch den
Ausbau weiterer umweltfreundlicher Kraftwerkanlagen
wird in Zukunft der CO 2 -Ausstoß
in Deutschland weiter verringert.
Wasser und Wind sind die bedeutendsten
Quellen für erneuerbare Energien. In Deutschland
werden mittlerweile knapp 15 Prozent
des Stroms regenerativ erzeugt. Wasserkraft
spielt unter den regenerativen Energien eine
beson dere Rolle, da sie rund um die Uhr zuver -
lässig zur Verfügung steht. Deutschland setzt
neben Wasserkraft und Windenergie auch
auf Biomasse, Geothermie und Solarenergie.
Das so genannte Erneuerbare-Energien-Gesetz
(EEG) fördert zum Teil den Ausbau.
Wasser spendet Leben
Die Sonne bringt Licht und Wärme. Dadurch
verdunsten jede Sekunde auf der Erde rund
14 Millionen Kubikmeter Wasser. Dieses kommt
zeitversetzt als Niederschlag zurück und bildet
so den Wasserkreislauf der Natur. Ein gewaltiges
Potenzial, das sich ständig selbst erneuert.
Seit Jahrtausenden schöpft der Mensch Kraft
aus dieser nie versiegenden Energiequelle –
heute auch für eine umweltfreundliche
Strom erzeugung.
Bereits vor über 3.500 Jahren nutzten unsere
Vorfahren die Kraft des Wassers mit Schöpfrädern.
Im Mittelalter trieben Wasserräder
gewaltige Eisenhämmer an. Ab Mitte des
19. Jahrhunderts trug die Wasserkraft wesentlich
zur Industrialisierung bei. Nachdem Werner
von Siemens 1866 den ersten Wechselstromgenerator
gebaut hatte, der ohne die bis dahin
verwendeten riesigen Dauermagnete auskam,
stand einem Ausbau der Stromerzeugung durch
Wasserkraft nichts mehr im Wege.
1924 nahm der Technikpionier Oskar von Miller
das Walchenseekraftwerk in Betrieb – für
damalige Verhältnisse ein technisches Wunderwerk,
das die Gesellschaft dieser Zeit faszinierte.
Das Zeitalter der großtechnischen Wasserkraftnutzung
hatte begonnen. In den folgenden
Jahren wurden die vorhandenen Wasserkraftpotenziale
mehr und mehr erschlossen, was
auch zum industriellen Aufschwung nach dem
zweiten Weltkrieg führte. Auf den Großbaustellen
fanden viele Menschen Arbeit.
Eine rundum saubere Sache
Reine Luft, sauberes Wasser und eine intakte
Umwelt sind Lebensgrundlagen. Wir müssen
sorgsam mit ihnen umgehen. Mit Wasserkraft
Strom zu erzeugen, ist angewandter und nachhaltiger
Umweltschutz. Denn dabei entstehen
weder Rauch noch Rückstände, zudem werden
beim Betrieb kaum Rohstoffe verbraucht.
Das Wissen, aus der Kraft des
Wassers Nutzen für die Menschen
zu ziehen, ist laut Überlieferungen
etwa 3.500 Jahre alt.
3

Ein Plus für die Umwelt: E.ON Wasserkraft
E.ON Wasserkraft steht für den
schonenden Ausbau unserer
heimischen Wasserkraft.
4
Natürlich Wasserkraft
Vieles spricht für die Wasserkraft, wenn es
um die Energieerzeugung geht: Sie steht für
Strom ohne Verbrennungsrückstände, ohne
Lärm und ohne Abgase. Weil es dadurch zu
keinem CO 2 -Ausstoß kommt, hilft diese erneuerbare
Energie einem global drohenden Klimawandel
entgegen zu wirken.
E.ON Wasserkraft gehört zu den führenden
privaten Energieerzeugungsunternehmen aus
Wasserkraft in Deutschland. Das Unternehmen
mit Sitz in Landshut belegt auch in Europa
einen Spitzenplatz in Sachen erneuerbare
Erzeugungsstruktur von E.ON Wasserkraft
Kraftwerke Anzahl Ausbauleistung Regelerzeugung
(MW) (Mio. kWh)
Eigene
Laufwasserkraftwerke 56 645 3.468
Speicherkraftwerke 5 256 489
Pumpspeicherkraftwerke 3 710 –
Betriebsgeführte
Laufwasserkraftwerke 45 335 2.184
Pumpspeicherkraftwerke 1 164 –
Bezugsrechte aus
Beteiligungen
Bezugsrechte aus langfristigen
195 1.054
Stromlieferverträgen 876 1.263
Gesamt 110 3.181 8.458
Energie. Deutschlandweit sind 110 eigene und
betriebsgeführte Laufwasser-, Speicher- und
Pumpspeicherkraftwerke im Einsatz. Sie erzeugen
pro Jahr weit über acht Milliarden
Kilowattstunden umweltfreundlichen Strom.
E.ON Wasserkraft investiert jährlich hohe
Millionenbeträge in Hochwasserschutz, Renaturierung
und Entsorgung von Schwemmgut.
Das Know-how unserer erfahrenen Mitarbeiter
zahlt sich für Mensch und Umwelt rund um
Gewässer und Kraftwerke aus.
In guter Gesellschaft stark
Die Nutzung der Wasserkraft ist bei E.ON
international. In Deutschland, Italien, Schweden
und Spanien betreiben wir insgesamt
212 eigene und betriebsgeführte Wasserkraftwerke.
Die Kraftwerkflotte verfügt insgesamt über
eine installierte Leistung von 6.161 Megawatt.
Damit können pro Jahr 18,4 Milliarden Kilowattstunden
regenerativer Strom für Europa
erzeugt werden. Diese Energie reicht aus, um
damit rund 5,3 Millionen private Haushalte
rund um die Uhr sicher und umweltfreundlich
mit Strom zu versorgen.

Verbesserung des Hochwasserschutzes
Im Verlauf des vorletzten Jahrhunderts wurden
viele Flüsse zur Hochwasserregulierung und
zur Landgewinnung begradigt und in enge Bahnen
gedrängt. Dadurch haben sich die Gewässer
immer mehr in den Untergrund gegraben.
Durch den Bau von Flusskraftwerken und die
Stauhaltung vor den Kraftwerken wurde dieser
Prozess gestoppt. Aufwändige Dammsysteme
an den Flüssen dienen zur Abschirmung von
Hochwasserfluten zum Schutz von Mensch und
Umwelt.
Wasserkraft als ökologische Nische
Was früher so gar nicht geplant war, erweist
sich als erfreulicher Effekt: Durch den Bau von
Wasserkraftwerken entstanden neue Lebensräume
für Flora und Fauna. Als Rückzugsgebiete
seltener Pflanzen und Tiere sind sie ökologisch
äußerst wertvoll. An den Standorten von
E.ON Wasserkraft befinden sich rund 100 Natur-,
Landschafts- und Vogelschutzgebiete sowie
Flora-Fauna-Habitat-Regionen. Gemeinsam mit
den Naturschutzbehörden unterstützt das
Unternehmen die Pflege und den Ausbau dieser
Gebiete und leistet damit einen wichtigen
Beitrag für den Erhalt einer natürlichen
Umwelt.
Garant für eine stabile Stromversorgung
Strom aus Wind hat in einigen günstig gelegenen
Gebieten Deutschlands in den vergangenen
Jahren großen Ausbau erwirkt. Doch
diese Energiequelle unterliegt großen natürlichen
Schwankungen. Die Einspeiseleistung
von Windenergie kann sich schlagartig in
großem Umfang ändern. Auch Windvorhersagen
geben keine 100-prozentige Sicherheit. Wenn
die Windenergie plötzlich ausfällt, müssen
andere Kraftwerke für Ausgleich sorgen.
Daher werden mit zunehmendem Ausbau der
Windenergie auch Speicher- und Pumpspeicherkraftwerke
immer wichtiger. Sie können große
Leistungen an so genannter Regelenergie
vorhalten. Binnen weniger Sekunden sind sie
in der Lage, mit voller Kraft ins Stromnetz einzuspeisen.
So lassen sich Netzschwankungen
schnell und zuverlässig ausgleichen. Die notwendige
Stabilität in den Stromnetzen bleibt
erhalten.
Saubermänner am Werk
Eigentlich sollen die großen Rechen an unseren
Kraftwerken pflanzliches Schwemmgut auffangen.
Leider landen dort jährlich auch viele
tausend Tonnen Wohlstandsmüll und Schrott.
Deshalb werden unsere Kraftwerker täglich zu
Saubermännern. Sie fischen aus dem Wasser,
was anderswo ausgesondert und einfach in die
Gewässer geworfen wurde. Außerdem kümmern
sie sich um die fachgerechte Entsorgung.
Das Unternehmen bezahlt jährlich über eine
Million Euro für die Entsorgung von Schwemmgut
– eine Dienstleistung von E.ON Wasserkraft
für die Allgemeinheit.
Unsere Anlagen und das
Betriebspersonal sorgen nicht
nur für umweltfreundlichen
Strom, sondern auch für die
Säuberung der Flüsse und
Schutz vor Hochwasser.
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6
ImmerON
Unsere Kraftwerkanlagen sind rund um die Uhr im Einsatz, 365 Tage im Jahr

Frankfurt
am Main
Main
Strom ist nicht gleich Strom
Kassel
Edersee
Würzburg
Schweinfurt
Nürnberg
Augsburg
Landsberg
Lech
Regensburg
Donau
Isar
Landshut
Finsing
München
Inn
Laufwasserkraftwerk
Speicherkraftwerk
Pumpspeicherkraftwerk
Unternehmensleitung
Passau
Netzbelastungskurve
Beispiel
Spitzenlast
Mittellast
Grundlast
Uhrzeit 0:00 4:00 8:00 12:00 16:00 20:00 24:00
Die tägliche Netzbelastung
Die Grafik zeigt den stark schwankenden
Strombedarf im Laufe eines Beispiel-Tages.
Da elektrische Ener gie immer in dem Augenblick
erzeugt werden muss, in dem sie
gebraucht wird, gleicht man den wechselnden
Bedarf durch Zu-, Abschalten und Regeln von
Kraftwerken aus – der sogenannten Regelenergie.
Speicher- und
Pumpspeicherkraftwerke,
Gasturbinen
Steinkohle-, Gaskraftwerke
Laufwasserkraftwerke
Kern-, Braunkohle-,
Laufwasserkraftwerke
Wir sind von 0:00 bis 24:00 Uhr im Einsatz
E.ON Wasserkraft betreibt deutschlandweit
101 eigene und betriebsgeführte Laufwasserkraftwerke
für die Gewährleis tung der
Grund- und Mittellast und neun Speicher- und
Pumpspeicherkraftwerke für den schnellen
Einsatz in Spitzenlastzeiten. Tag und Nacht sind unsere
Fachleute im Einsatz, um den
Stromfluss am Laufen zu halten.
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8
Pole
Rotor
(Polrad)
Stator mit
Spulenpaket
Luftspalt
Welle
Wie wird aus Wasserkraft Strom?
Turbinenlaufrad
Ob Laufwasser-, Speicher- oder
Pumpspeicherkraftwerk: Die
potenzielle Energie wird beim
abfallenden Wasser in Wasserkraftturbinen
zur Stromerzeugung
genutzt.
Stromfluss
Die Erzeugung von Strom beruht auf dem
Prinzip der „elektromagnetischen Induktion“.
Sie findet in den Generatoren statt. Durch die
Drehung des von der Turbine angetriebenen
Rotors (Polrades), der als Elektromagnet ausgebildet
ist, wird in den Spulenpaketen des
Stators Spannung induziert. An den Klemmen
des Stators kann dann Strom abgenommen
werden.
Vom Stator fließt der Strom zu den Transformatoren.
Hier wird die Energie von der
Maschinenspannung (z. B. 6.600 Volt) auf die
Spannung im Hochspannungsnetz (z. B. 110.000
Volt) angehoben (transformiert). Erst dann
geht sie ins Verteilungs netz.
Klemmen
Lageenergie
Die im Wasser steckende Kraft nennt man
„Lage energie“ oder „potenzielle Energie“. Aber
erst wenn das Wasser in die Tiefe fällt, kann
diese Lageenergie genutzt werden. Je größer
Wassermenge und Fallhöhe sind, desto mehr
Strom kann erzeugt werden.
Turbine und Generator
Das Prinzip ist immer das Gleiche: Die Bewegung
des fließenden bzw. fallenden Wassers
wird zur Energieerzeugung genutzt. Turbinen
übertragen ihre Bewegung auf Generatoren,
die elektrischen Strom produzieren.
Wirkungsgrad
Mit Wirkungsgrad bezeichnet man das Maß
der Energieausnutzung, also das Verhältnis
der gewonnenen elektrischen Energie zur
potenziellen Energie des Wassers. Der Wir -
kungsgrad von Laufwasserkraftwerken beträgt
bis über 90 Prozent. Das ist deutlich mehr als
bei jeder anderen Form der Stromerzeugung.

Die Kaplan-Turbine
Sie ähnelt mit ihren verstellbaren Schaufeln
einem Schiffspropeller. Es lassen sich sowohl
die Schaufeln des Laufrades wie auch die des
Leitapparates (Schließmechanismus) verstellen.
Dadurch kann auf Schwankungen in der
Wasserzufuhr optimal reagiert werden. Dieser
Turbinentyp ist ideal geeignet für Wasserkraftwerke
mit großem Durchfluss und relativ
geringer Fallhöhe bis zu 50 m.
Wartungsarbeiten an einer
Pelton turbine (links) und an
einem Generator (rechts)
im Walchenseekraftwerk.
Wasserkraftwerke unterscheidet man nach ihrer Betriebsweise in Laufwasser-,
Speicher- und Pumpspeicherkraftwerke. In allen Anlagentypen versetzt die
Energie des Wassers durch Strömung und Fallhöhe die Turbinen in Drehbewegung.
Die mit den Turbinen gekoppelten Generatoren erzeugen Strom. Drei
Turbinentypen kommen dabei zum Einsatz: Kaplan-, Francis- und Peltonturbinen.
Die Francis-Turbine
Sie kommt bei mittleren Fallhöhen zwischen
20 und 700 m bei nicht zu stark schwankenden
Wassermengen zum Einsatz. Das Wasser
wird durch Leitschaufeln und den Leitapparat
auf die ge genläufig gekrümmten feststehenden
Schaufeln des Laufrades gelenkt. Der
spiralförmige Einlauf hat die Form eines
Schneckenhauses.
Die Pelton-Turbine
Sie hat sich vor allem bei großen Fallhöhen
zwischen 140 und 1.500 m bei kleinen Wassermengen
bewährt. Es wird ausschließlich die
Bewegungsenergie des Wassers genutzt. Aus
Düsen trifft das Wasser unter hohem Druck
auf becherförmige Schaufeln des Laufrades.
Sie werden vorzugsweise in Speicherkraftwerken
eingesetzt.
Je nach Fallhöhe des Wassers
und verfügbarer Wassermenge
kommen drei Turbinentypen
zum Einsatz: Kaplan-, Francisund
Peltonturbine (Grafik von
oben nach unten).
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DauerStrom
Unsere Laufwasserkraftwerke: Bewährte Anlagen mit modernster Regeltechnik

Die Dauerläufer: Laufwasserkraftwerke
Die häufigste Bauform unter den Wasserkraftanlagen sind Laufwasserkraftwerke
an Flüssen oder Kanälen. Sie nutzen den Höhenunterschied zwischen Oberwasser
und Unterwasser, das sogenannte Gefälle, zur Stromerzeugung. Laufwasserkraftwerke
verfügen im Normalfall über ein geringes Gefälle und einen hohen
Wasserdurchfluss. Sie arbeiten zuverlässig rund um die Uhr.
Laufend Strom erzeugen
Große Wassermassen, die einige Meter in die
Tiefe stürzen. Das sind die idealen Voraussetzungen
für ein Laufwasserkraftwerk. Für den
notwendigen Aufstau sorgt eine Wehrhaltung.
Um eine Kilowattstunde Energie zu gewinnen,
müssen etwas mehr als 400.000 Liter Wasser
einen Meter in die Tiefe fallen. Das physikalische
Prinzip der Wasserkraft auf eine kurze Formel
gebracht lautet: Wasserdurchflussmenge mal
Fallhöhe ergibt Leistung.
Jahrzehnte lange Laufzeiten machen den
Maschi nen der Wasserkraftwerke wenig aus.
Natürlich nur, wenn sie fachmännisch gewartet
werden. Für den Erhalt der Substanz, der
Bauwerke und der Maschinensätze werden
jährlich zweistellige Millionenbeträge inves -
tiert. Die E.ON Wasserkraft GmbH beschäftigt
für den Erhalt der Erzeugungsstruktur zahlreiche
Bau-, Maschinen- und Elektrofachkräfte,
die zum Teil in eigenen Lehrwerkstätten ausgebildet
werden. Zusammen mit den Ingenieuren,
die ständig an technischen Verbesserungen
arbeiten, garantieren sie für den Erzeugungserfolg.
Das beweisen die hohen Verfüg bar kei ten
der Turbinen.
Sicherheit für alle Flussanrainer
Die meisten Wasserkraftwerke werden durch
mo dernste Überwachungs- und Steuerungstechnik
vollautomatisch geregelt und fernüberwacht.
Dennoch haben Fachleute vor Ort
immer ein wachsames Auge auf die Anlagen.
Aber nicht nur der Betrieb der Stromerzeugungsanlagen,
sondern auch die sichere Was -
ser abfuhr über Kraftwerke und Wehranlagen
werden rund um die Uhr überwacht.
Laufwasserkraftwerke bei E.ON Wasserkraft
Flussbereiche Anzahl Ausbauleistung Regelerzeugung
Kraftwerke* (MW) (Mio. kWh)
Donau/Inn 17 406 2.515
Isar 25 240 1.330
Lech 22 213 1.011
Main/Edersee 37 121 796
Gesamt 101 980 5.652
*Eigene und betriebsgeführte Kraftwerke
Laufwasserkraftwerk
Kachlet an der Donau.
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Energiegewinnung an Flüssen und Kanälen
Laufwasserkraftwerke
werden in Fluss- und
Kanalkraftwerke eingeteilt
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Kanalkraftwerke
Beim Kanalkraftwerk wird das Flusswasser
über eine Wehranlage in ein Kanalbett geleitet
und einem oder mehreren Kraftwerken in der
Kanalstrecke zugeführt. Durch diese Bauweise
erreicht man größere Fallhöhen und kommt
dadurch mit weniger Kraftwerken aus. Kanalkraftwerke
sind auch bei Hochwasser in vollem
Umfang zur Stromproduktion verfügbar, weil
das überschüssige Wasser am Einlaufbauwerk
im Fluss verbleibt und nicht in den Kanal
abgezweigt wird.
Das Kanalkraftwerk
Mühltal kurz vor
München mit der
längsten Floßrutsche
Europas.
Das Flusskraftwerk
Kinsau am Lech.
Flusskraftwerke
Durch den Einbau der Wasserkraftwerke in
den natürlichen Flusslauf wird das Gewässer
vor dem Kraftwerk aufgestaut. Die Kraftwerke
müssen so ausgelegt werden, dass im Hochwasserfall
die Wassermassen über die Wehranlagen
am Kraftwerk gefahrlos abgeleitet
werden können. Diese Bauweise hat im Hochwasserfall
eine sinkende Stromerzeugung zur
Folge. Der Unterwasserspiegel steigt in diesem
Falle an. Automatisch nimmt damit die
Fallhöhe des Wassers ab.

Oberwasser
Maschinenhaus
1
2
5
4
3
Wir haben unser Know-how
kontinuierlich gesteigert.
Es kommt aber nicht nur
dem laufenden Betrieb
zugute, sondern spielt gerade
bei der Instandhaltung,
bei Modernisierungsmaßnahmen
und beim Neubau
eine herausragende Rolle.
Funktionsprinzip eines Laufwasserkraftwerks
Der Rechen (1) schützt die Turbine (3) vor Beschädigungen durch Treibgut
und reinigt – meist mit einer vollautomatisch arbeitenden Rechenreinigung
– das Wasser, bevor es ins Krafthaus läuft. Das Wasser fließt über die
Leitschaufeln (2) auf die Turbinen (3). Sowohl die Leitschaufeln als auch
die Turbinenschaufeln sind automatisch verstellbar, um den Durchfluss
entsprechend zu regeln. Über eine Welle (4) wird die Drehbewegung der
Turbinen zum Generator (5) übertragen. Die Steuer- und Regeltechnik ist
ebenfalls direkt am Kraftwerk untergebracht. Über Maschinentransformator
(6) und Schaltanlage (7) wird der Strom dann ins Netz eingespeist (8).
Das Kraftwerk wird – zusammen mit weiteren Kraftwerken – von einer
zentralen Warte aus ferngesteuert und überwacht.
8
Netzeinspeisung
7
Schaltanlage
Wehranlage
Unterwasser
6
Maschinentransformator
13

14
EnergieTank
Unser Speicherkraftwerk der Superlative: das Walchenseekraftwerk

Die Wasserakkus: Speicherkraftwerke
Speicherkraftwerke nutzen den Höhenunterschied zwischen einem hoch
gelegenen Speichersee mit natürlichem Zulauf und dem tiefer liegenden
Wasserkraftwerk. Das Wasser fließt über Druckrohrleitungen oder Stollen
auf die Turbinen des im Tal gelegenen Kraftwerks. Ihr Einsatz erfolgt in
Spitzenlastzeiten, wenn der Strombedarf kurzfristig stark ansteigt.
Beispielhaft: Das Walchenseekraftwerk
Der Anlagenkomplex am Walchensee ist ein
schönes Beispiel für ein Speicherkraftwerk. Es
nutzt den Höhenunterschied zwischen einem
hoch gelegenen Speichersee, dem Walchensee,
und dem tiefer gelegenen Wasserkraftwerk.
Im malerischen Alpenvorland ist das imposante
Walchenseekraftwerk mit seinem Wasserschloss
und den Druck rohrleitungen weithin
sichtbar. Am 24. Januar 1924 trieb das Wasser
des Walchensees zum ersten Mal eine Turbine
im Krafthaus unten am Kochelsee an. Noch
heute ist das Walchenseekraftwerk mit einer
Jahreserzeugung von rund 300 Mio. kWh eines
der größten Hochdruckspeicherkraftwerke seiner
Art in Europa und seit 1983 ein bedeutendes
Industriedenkmal. Seine Leistung verdankt
es großen Wassermengen und der Fallhöhe
von 200 m zwischen Walchen- und Kochelsee.
Speicherkraftwerke bei E.ON Wasserkraft
Speicherkraftwerk Speicher- Ausbauleistung Regelerzeugung
gewässer (MW) (Mio. kWh)
Walchenseekraftwerk Walchensee 124 293
Roßhaupten Forggensee 46 152
Hemfurth Edersee 20 41
Bringhausen Oberbecken*) 65 **)
Helminghausen Diemel 1 3
Gesamt 256 489
*) Oberbecken wird durch Affolderner See bespeist.
**) Erzeugung rechnerisch integriert in Pumpspeicherkraftwerk Waldeck 1.
Strom für die Deutsche Bahn
Die Deutsche Bahn benötigt einen besonderen
Strom, um ihre Züge elektrisch fahren zu
lassen: Einphasenstrom mit einer Frequenz
von 16 2/3 Hertz. Einen wichtigen Teil liefern
Wasserkraftwerke mit speziellen Generatoren.
So sind z. B. das Walchenseekraftwerk und das
Pumpspeicherkraftwerk Langenprozelten in
Unterfranken wichtige Lieferanten von Spitzenlaststrom
für den Bahnbetrieb in Bayern.
Ein Markenzeichen: Die Wasserrohre
Ein besonderes Erkennungszeichen des Walchenseekraftwerkes
ist die rund 400 m lange Rohrbahn.
Das Wasser strömt in sechs gewaltigen
Rohren – Durchmesser von 2,25 m oben bis
1,85 m unten – hinunter zu den Turbinen in der
Maschinenhalle. Das Gewicht aller Rohre mit
Nieten und Schrauben beträgt zusammen rund
3.600 Tonnen.
Das Walchenseekraftwerk am
Kochelsee in Oberbayern.
15

N
16
Isar
Energieerzeugung mit System
Jachen
Rißbachwehr
828
Rißbach
Wasser als Ressource sinnvoll nutzen
Um den Walchensee dauerhaft als großen
Energiespeicher zu nutzen, muss ihm Wasser
zugeführt werden. Hierfür sahen die Planer
beim Bau des Walchenseekraftwerks in den
zwanziger Jahren des vorigen Jahrhunderts
eigens errichtete Überleitungen der Isar und
des Rißbachs vor. Die 1924 in Betrieb gegangene
Isarüberleitung und die 1950 hinzugebaute
Überleitung des Rißbachs schaffen die
nötigen Wassermengen in den See. In den
50er-Jahren entstand so ein umfangreiches
Kraftwerksys tem, das heute von der Tiroler
Landesgrenze bis nach Wolfratshausen reicht.
Die übergelei teten Wassermengen von Isar und
Fischbachwehr
Rißbachstollen
Jachenschleuse
Kochel
Alpenbachwehr
Alpenbach
Kraftwerk
Niedernach
Jochberg
Loisach
Erlebnisbad
„trimini“
Kochelseeauslauf
mit Schleuse
K A R W E N D E L G E B I R G E
Walchensee
802
Einlaufbauwerk
Urfeld
Kraftwerk
Kesselbach
Wasserschloss
Druckrohrleitungen
Kochelsee
599
Rißbach werden bereits vor dem Walchensee
in den Kraftwerken Niedernach und Obernach
zur regenerativen Stromerzeugung genutzt.
Wasserkraft hautnah erleben
Das Walchenseekraftwerk – seit 1983 ein
ge schütztes Industriedenkmal – können interessierte
Besucher im ganzjährig geöffneten
Informationszentrum eingehend unter die
Lupe nehmen. Turbinenmodelle, interaktive
Touch-Screen-Terminals, Internet-Stationen
und Kommunikationstafeln vermitteln Wissen
rund um die Wasserkraft. Und den Blick von
der Empore in die imposante Maschinenhalle
vergisst keiner so schnell ...
Walchenseekraftwerk
Auslaufkanal
Isar
Kraftwerk
Obernach
Walchensee
Mittenwald
Isarwehr mit
Kraftwerk
870
Krün
Wallgau
Sachensee
868
Versuchsanstalt
Obernach
Herzogstand
Loisach
Kranzbach
Jungfinz
Schlehdorf
Altfinz
Heimgarten

Funktionsprinzip Speicherkraftwerk
am Beispiel Walchenseekraftwerk
Der Stollen: Über das Einlaufbauwerk Urfeld strömt
das Wasser in einen 1.200 m langen Stollen, dessen
Sohle 10 m unter dem normalen Seespiegel liegt und
der im Wasserschloss mündet.
Das Wasserschloss und die Druckrohre: Ein riesiges
Wasserbecken gleicht Druckschwankungen aus. Diese
entstehen, wenn die Turbinen angefahren, geregelt oder
plötzlich abgestellt werden. Dabei hebt oder senkt sich
der Wasserspiegel in dem 10.000 Kubikmeter fassenden
Becken des Wasserschlosses. Von dort strömt das Wasser
schließlich durch die 400 Meter langen Druckrohre zu
den acht Turbinen im Krafthaus. Sie treiben die Generatoren
zur Stromerzeugung an.
Die Maschinenhalle: In der Maschinenhalle von über
100 m Länge laufen vier Francis-Turbinen von je 18.000
kW (18 MW) Leistung. Sie sind gekoppelt mit vier Drehstromgeneratoren
von 23.000 bis 25.000 kVA. Daneben
arbeiten vier Pelton-Freistrahlturbinen von je 13.000 kW
(13 MW) auf vier Einphasenstromgeneratoren von
12.500 bis 16.000 kVA. Letztere erzeugen ausschließlich
Strom für den Zugbetrieb der Deutschen Bahn.
Die Transformatoren: Der Strom nimmt seinen Weg von
den Generatoren zu den Transformatoren. Hier wird die
Spannung – von der Generatorspannung, die 6,6 Kilovolt
beträgt, auf die Netzspannung von 110 Kilovolt
transformiert. Über die Sammelschienen in der Schaltanlage
wird der Strom dann in die Freileitungen des
Netzes eingespeist. Mit Leistungsschaltern kann hier
der Energiefluss ein-, aus- oder umgeschaltet werden.
Der Auslaufkanal: Nachdem das Wasser über die Lauf -
räder der Turbinen geführt und die potenzielle Energie
des Wassers in die Drehbewegung der Turbinen umgesetzt
wurde, fließt das Wasser durch einen kurzen Kanal
in den Kochelsee.
Im Infozentrum am Walchenseekraftwerk
kann man
anhand von Modellen jede
Menge über das Speicherkraftwerk
und sein Wasserzuleitungssystem
erfahren.
Auch ein Blick in die impo -
sante Maschinenhalle ist
lohnenswert.
Einlaufbauwerk mit Stollen
Netzeinspeisung
Schaltanlage
Walchensee
Wasserschloss
Druckrohre
Linkes Gebäude:
Transformatorenhaus
Rechtes Gebäude:
Maschinenhalle
mit Turbinen und
Generatoren
Auslaufkanal
zum Kochelsee
Kochelsee
17

18
WasserPumpe
Unsere Pumpspeicherkraftwerke lassen den Strom immer gleichmäßig fließen

Die Schnellstarter: Pumpspeicherkraftwerke
Pumpspeicherkraftwerke fördern Wasser in ein höher gelegenes, meist
künstlich angelegtes Speicherbecken. Das geschieht in der Regel nachts,
um nicht ausgelastete Stromkapazitäten zum Hochpumpen verwenden zu
können. Sobald tagsüber der Stromverbrauch steigt, lässt man das Wasser
aus dem Speicher becken auf die Kraftwerkturbinen fließen.
Wertvoller Spitzenlaststrom
Per Knopfdruck können Pumpspeicherkraftwerke
bei Belastungsspitzen, wenn z. B. bei
Windflaute die Einspeisung durch Windkraftanlagen
einbricht, in Sekundenschnelle einspringen.
Sie gehen dabei meistens nur relativ
kurze Zeit ans Netz. Damit ersparen sie das
aufwändigere Anfahren von anderen Kraftwerktypen
für kurze Einsatzzeiten. Pumpspeichekraftwerke
sind sehr kosten effizient und
umweltfreundlich.
Beispiele am Edersee: Waldeck 1 und Waldeck 2
Der Edersee, heute ein attraktives Erholungsgebiet,
wurde Anfang des 20. Jahrhunderts zur
Wasserstandsregulierung und zum Schutz vor
Hochwasser errichtet. Zum Rückstau entstand
die Edertalsperre. Das enorme Fassungsvermögen
des Sees von über 220 Millionen Kubikmeter
Wasser brach te die Erbauer auf eine
weitere Idee: Stromgewinnung aus Wasserkraft.
Netzbelastungskurve
Der gezielte Einsatz von Pumpspeicherkraftwerken
Spitzenlast
Mittellast
Grundlast
Generatorbetrieb
Pumpbetrieb
Uhrzeit 0:00 4:00 8:00 12:00 16:00 20:00 24:00
Pumpspeicherkraftwerke bei E.ON Wasserkraft
Standorte Ursprungs- Ausbauleistung
Gewässer (MW)
Langenprozelten Sindersbach 164
Happurg Rohrbach 160
Waldeck 1 Eder 70
Waldeck 2 Eder 480
Gesamt 874
Speicher- und
Pumpspeicherkraftwerke,
Gasturbinen
Steinkohle-, Gaskraftwerke
Laufwasserkraftwerke
Kern-, Braunkohle-,
Laufwasserkraftwerke
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20
Erst pumpen, dann speichern
Die Maschinenkaverne von
Waldeck 2 und die Edertalsperre
von Hemfurth sind Markenzeichen
der beeindruckenden
Waldecker Anlage.
Waldeck
Laufwasserkraftwerk
Affoldern
Affoldern
Schloss
Waldeck
Zwei Pumpspeicherkraftwerke am Peterskopf
Am Fuße des Peterskopfes in Nordhessen wurde
mit Waldeck 1 eines der ersten deutschen
Pumpspeicherkraftwerke und mit Waldeck 2
das drittgrößte Pumpspeicherkraftwerk in der
BRD gebaut. Beide Anlagen pumpen in lastschwachen
Zeiten Wasser aus dem Affoldener
See in zwei über 300 m hoch gele ge ne,
künstlich angelegte Speicherbecken auf den
Peterskopf. Während Waldeck 2 unsichtbar
in den Berg gebaut wurde, ist Waldeck 1 mit
den großen Druckrohren weithin sichtbar.
Vor kurzem ging ein neues, hochmodernes
70 MW-Pumpspeicherkraftwerk als Ersatz für
zwei stillgelegte Turbinen im alten Kraftwerk
Waldeck 1 in Betrieb. Die beiden verbliebenen
Maschinensätze vom ursprünglichen Kraftwerk
Waldeck 1 sowie ein Maschinensatz im
Pumpspeicherkraftwerk Waldeck 2 wurden
bereits umfassend modernisiert. Die zweite
Maschinenanlage in Waldeck 2 befindet sich
derzeit in Großrevision. Nach Ab schluss der
204
Speicherkraftwerk
Hemfurth
Affolderner See
N A T I O N A L P A R K
Edertalsperre
Edertal-Hemfurth
Edersee
245
Oberbecken am
Peterskopf
507
Standseilbahn
Pumpspeicherkraftwerk
Waldeck 1
Arbeiten stehen dann allein in Waldeck 615
Megawatt Leistung für den Ausgleich von
Lastschwankungen und Spitzenlas ten zur
Verfügung. Das Oberbecken von Waldeck 2
fasst über 4,3 Millionen Kubikmeter Wasser.
Das aus den Oberbecken entnommene Wasser
wird in Schwachlastzeiten, also zum Beispiel
nachts, wieder hinaufgepumpt. Die Generatoren
arbeiten dann als Motoren zum Antrieb
von Pumpen, die ihren Strom aus dem Netz
beziehen.
Ausflugsparadies Peterskopf
Die Anlagen der Pumpspeicherkraftwerke
Waldeck sind für Touristen ganz besondere
Attraktionen. Die Gäste können sich in einem
modernen Informationszentrum rund um die
Wasserkraft schlau machen. Anschließend
lädt die Standseilbahn ein, neben den Druck -
rohrleitungen zu den Oberbecken auf den
Peterskopf zu fahren, um im Nationalpark
Kellerwald-Edersee zu wandern.
H E S S I S C H E S B E R G L A N D
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Pumpspeicherkraftwerk
Waldeck 2 in der Kaverne
Rehbach
K E L L E R W A L D - E D E R S E E
Scheid
Bringhausen
N
Eder

Funktionsprinzip Pumpspeicherkraftwerk
am Beispiel Waldeck 1 in Hessen
Das Einlaufbauwerk: Das Einlaufbauwerk ist die
Verbindung zwischen dem Oberbecken und der
Druckrohrleitung. Hier kann im Notfall die Wasserzufuhr
zum Kraftwerk ins Tal abrupt durch zwei
redundante Schützensysteme (Verschlüsse) unterbrochen
werden.
Die Druckrohre: Vom Einlaufbauwerk strömt das
Wasser durch die 935 m langen Druckrohre zu den
Turbinen in den Krafthäusern. Die zwei Rohre haben
Durchmesser von 2,60 m im oberen Bereich und unten
von 2,20 m. Die Wandstärke der Rohre beträgt am Einlaufbauwerk
18 mm und an den Kraftwerken 31 mm.
Die Maschinenhallen: Mittlerweile stehen zwei Kraft–
häuser. In der 1930 erbauten Maschinenhalle – heute
bezeichnen wir diesen Teil der Anlage als Speicherkraftwerk
Bringhausen – laufen von einstmals vier
kompletten Maschinensätzen nur noch zwei im
Turbinenbetrieb. Diese verfügen über eine installierte
Leistung von je 35.000 kW (35 MW). Die anderen beiden
Turbinen sowie die vier Speicherpumpen wurden aus
Altersgründen stillgelegt.
Als Ersatz erzeugt deshalb unmittelbar rechts daneben
eine neue Francis-Pumpturbine wertvollen Strom
zum Ausgleich von Spitzenlastzeiten. Diese Anlage,
Waldeck 1, wurde als Schachtkraftwerk konzipiert.
Somit verfügen die alten und neuen Kraftwerkanlagen
zusammen über eine installierte Turbinenleistung
von 140.000 kW (140 MW) und eine Pumpleis tung von
70.000 kW (70 MW).
Die Transformatoren: Der Strom nimmt seinen Weg
von den Generatoren zu den Transformatoren. Diese
befinden sich im Bild nicht sichtbar hinter der linken
Maschinenhalle. Hier wird die Spannung – von der
Maschinenspannung, die 6,6 Kilovolt beträgt – auf die
Netzspannung von 110 Kilovolt hochtransformiert. Über
die Schaltanlagen fließt der Strom ins Netz: zunächst
über Leistungsschalter – mit denen man den Energiefluss
ein-, aus- oder umschalten kann – und anschließend
über Sammelschienen zu den Freileitungen.
Ob Sanierung, Neubau oder
Modernisierung – es wird
viel in die Ertüchtigung der
Pumpspeicherkraftwerke
Waldeck 1 und Waldeck 2
investiert.
Bringhausen
Oberbecken Waldeck 1
Einlaufbauwerk
Druckrohre
Netzeinspeisung
Waldeck 1/Bringhausen
Oberbecken Waldeck 2
Maschinenhallen mit
Turbinen und Generatoren
Netzeinspeisung
Waldeck 2
Einlaufbauwerk
Druckrohr
Waldeck 2
Waldeck 1
Eder
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Unsere Informationsquellen
Informationszentrum
Walchenseekraftwerk
Altjoch 21, 82431 Kochel am See,
T 0 88 51-77-2 25
Informationszentrum im Kraftwerk
Roßhaupten, Forggenseestr. 100,
87672 Roßhaupten,
T 0 81 91-3 28-1 01
Informationszentrum und Stand -
seilbahn in Edertal am Edersee,
Kraftwerkstr. 10, 34549 Edertal
(Hemfurth), T 0 56 23-9 48-3 90
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Unsere Informationszentren:
Viele Dinge sind leichter zu verstehen, wenn sie
zum (Be)greifen nah sind. Daher haben wir an
einigen Standorten Informationszentren eingerichtet.
Sie erklären einfach, und für Jedermann
verständlich, wie Wasserkraft und Stromversorgung
funktionieren. An vielen Standorten wie
zum Beispiel im Walchenseekraftwerk und im
Kraftwerk Roßhaupten, können Besucher einen
Blick in das imposante Krafthaus mit den Turbinen
und Generatoren werfen.
Erlebniskraftwerk Walchensee
Das architektonisch hochmoderne Informationszentrum
am Walchenseekraftwerk in Kochel
vermittelt mit Turbinenmodellen, interaktiven
Touch-Screen-Terminals, Internet-Stationen und
Kommunikationstafeln Wissen rund um die
Wasserkraft. Ob es sich um die historische Entwicklung,
die Wirkungskette der Wasserkraft
allgemein oder um technische Details einzelner
Turbinentypen handelt – un se re Ausstellung
beantwortet anschaulich die wichtigsten
Fragen.
Rund um den Forggensee
Inmitten des traumhaft schönen Allgäus liegt
der aus Hochwasserschutzgründen künstlich
angelegte Forggensee. Direkt am nördlichen
Ende des Forggensees erzeugt unser Speicherkraftwerk
Roßhaupten seit über 50 Jahren
Strom. Hier finden unsere Besucher ein hochmodernes
Informationszentrum mit allem
Wissenswerten rund um die Energieerzeugung
aus Wasserkraft.
Aus- und Einblicke am Edersee
Der Edersee wurde Anfang des 20. Jahrhunderts
von Menschen geschaffen. Er sollte den Wasserstand
der Eder regulieren und die Menschen
vor Hochwasser schützen. Die Anlagen der
Pump speicherkraftwerke Waldeck in Edertal,
in unmittelbarer Nähe des Edersees gelegen,
sind für Touristen ganz besondere Höhepunkte.
Die Gäste können sich in einem modernen
Informationszentrum rund um die Wasserkraft
informieren und von unseren Experten durch
die „Welt der Stromerzeugung“ fachgerecht
führen lassen. Anschließend lockt ein Ausflug
mit der Standseilbahn auf den hoch gelegenen
Peterskopf. Von dort hat man einen wunderbaren
Ausblick über das Waldecker Land. Die Bahn
fährt regelmäßig von April bis Oktober.
Weitere Möglichkeiten zu Kraftwerkbesichtigungen
(nach telefonischer
Terminvereinbarung):
Laufwasserkraftwerke:
Finsing/Isar, T 0 81 21-7 09-2 11
Aufkirchen/Isar, T 0 81 21-7 09-2 11
Kinsau/Lech, T 0 81 91-3 28-1 01
Kachlet/Donau, T 09 41-2 01-42 11
Hirschaid/Regnitz, T 0 97 21-20 92-48
Pumpspeicherkraftwerke:
Happurg, T 09 41-2 01-42 11
Langenprozelten, T 0 97 21-20 92-48

Besuchen Sie uns im Internet unter
www.eon-wasserkraft.com und
besonders unser Wasserkraft-Special:
„Wasserkraft – der Strom aus dem Strom“.
Hier finden Sie sehr anschaulich alles
Wissenswerte zum Thema Stromerzeugung
aus Wasser.
Kontakt unter E-Mail:
info.wasserkraft@eon-energie.com
Herausgeber
E.ON Wasserkraft GmbH
Unternehmenskommunikation
Luitpoldstraße 27
84034 Landshut
T 08 71-6 94-40 16
F 08 71-6 94-40 14
05-2010
Vervielfältigung, auch auszugsweise,
nur mit Genehmigung des Herausgebers
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E.ON Wasserkraft GmbH Luitpoldstraße 27 84034 Landshut
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