VGB POWERTECH 7 (2020) - International Journal for Generation and Storage of Electricity and Heat

A journey through 100 years VGB | Hydropower | VGB POWERTECH · Heft 4 (2002)
Entwicklungspotentiale in der Wasserkraft
Der mangelnden Information und Ausbildung
kann und muss abgeholfen werden.
Nutzung des Wasserkraftpotentials
Über das noch in Deutschland vorhandene
Wasserkraftpotential liegen unterschiedliche
Zahlen vor, denen hier nicht noch weitere
hinzugefügt werden sollen. Dafür soll an
zwei Beispielen aus Baden-Württemberg
gezeigt werden, was noch erreichbar ist.
Ein Beispiel stammt aus der Großwasserkraft,
ein weiteres aus dem Bereich der
Kleinwasserkraft.
— Neubauprojekt Kraftwerk Rheinfelden:
Hier ist eine Steigerung des Jahresertrages
mit dem neuen Kraftwerk auf
600 gegenüber 200 Mill. kWh der alten
Anlage geplant. Diese enorme Steigerung
ist am gleichen Fluss, am gleichen Standort,
lediglich durch bessere Nutzung des
Wasserdargebotes und einer Erhöhung
der Fallhöhe erreichbar.
— Modernisierung des Kraftwerks Kiebingen
am Neckar, einer Anlage der EnBW
[2]: Von den vier aus den Jahren 1924/25
stammenden Francis-Turbinen wurden
bisher zwei umgebaut und mit modernem
Turbinendesign versehen. Auf hydraulischer
Seite wurden insbesondere Leitund
Laufrad durch neue Komponenten
mit verbesserten Profilen ersetzt. Eine
Turbine leistet jetzt bei einer Fallhöhe
von 7,9 m in der Volllast 395 kW nach
etwas mehr als 300 kW vor dem Umbau.
Damit konnte eine Steigerung der Turbinenleistung
um mehr als 30 % erreicht
werden. Welche Steigerung der Jahresarbeit
damit verbunden ist, wird die Zukunft
zeigen.
Diese Beispiele zeigen zweierlei: Erstens ist
die Wasserkraft in Baden-Württemberg keineswegs
ausgeschöpft. Es ist wohl nicht
übertrieben, wenn man eine Steigerung der
Stromproduktion mit Wasserkraft um 30 %
für realisierbar hält. Optimisten würden behaupten,
50 % wären erreichbar. Zweitens ist
die Modernisierung älterer Anlagen mit
gleichzeitiger Leistungssteigerung besonders
erfolgversprechend. Die Kraftwerke sind
bereits vorhanden, und die zusätzlichen Auswirkungen
auf die Umwelt sind minimal.
Darüber hinaus existiert noch eine Vielzahl
alter, stillgelegter Kleinwasserkraftwerke, an
denen mindestens noch ein Wehr vorhanden
ist. Sie warten nur darauf, aus dem Dornröschenschlaf
erweckt zu werden [3]. Tausende
dieser alten Anlagen könnten wieder aktiviert
werden.
Ausbau der Wasserkraft
durch Modernisierung
Die Modernisierung bereits vorhandener Anlagen
ist besonders attraktiv. Während Neubauten
von Wasserkraftanlagen verbreitet auf
großen Widerstand stoßen, steckt in vielen
bereits vorhandenen Wasserkraftwerken teilweise
erhebliches Ausbaupotential. Hier sind
mitunter beträchtliche Leistungssteigerungen
möglich. Darüber hinaus lassen sich oft
ehemals aufgetretene Probleme beim Betrieb,
z. B. Schädigungen durch Kavitation, mit
modernem Design verringern oder ganz vermeiden.
Durch Modernisierung wichtiger
Turbinenkomponenten, meist Leitapparat
und Laufrad, können häufig mehrere Verbesserungen
erreicht werden:
— Erhöhung des Wirkungsgrades der Turbine,
— Steigerung der Turbinenleistung durch
Erhöhung des Durchsatzes,
— Verringerung von Kavitation [4],
— Verringerung von Schwingungen und
Lärm.
Eine Erhöhung des Wirkungsgrades führt
automatisch zu einer Leistungserhöhung, jedoch
sind Wirkungsgraderhöhungen gegenüber
dem Neuzustand der alten Anlage nur
im Bereich weniger Prozente realisierbar.
Kann man dagegen zusätzlich den Durchsatz
der Turbine steigern, so sind nicht selten 20
bis 30 % höhere Leistungen pro Turbine
möglich. Konkret könnte die Nutzung noch
bestehender Waserkraftpotentiale wie folgt
aussehen:
— Reaktivierung alter, früher stillgelegter
Kraftwerke,
— Modernisierung vorhandener Turbinen
in bestehenden Kraftwerken,
— zusätzlich neue Turbinen in bestehenden
Kraftwerken.
Das lässt sich nach dem jeweiligen Wasserdargebot
optimieren, so dass man behaupten
kann, dass auf der Basis vorhandener Wasserkraftanlagen
eine erhebliche Steigerung
der Energieproduktion aus Wasserkraft realisierbar
ist. Für das Land Baden-Württemberg
würde das bedeuten, dass eine Steigerung um
50 % anzustreben und auch erreichbar wäre.
Das entspräche einer Steigerung der Stromproduktion
aus Wasserkraft von derzeit 8 auf
12 % – und das mit einem Minimum an
Beeinflussung der Umwelt durch maximale
Nutzung vorhandener Kraftwerksbauten.
Im Folgenden wird als Beispiel die Modernisierung
einer bestehenden Kraftwerksanlage
beschrieben, bei der eine Leistungssteigerung
von rund 30 % an zwei der vorhandenen
Turbinen erreicht werden konnte.
Es handelt sich dabei um das Kraftwerk
Kiebingen der EnBW, gelegen am Neckar in
Baden-Württemberg.
Modernisierung des Wasserkraftwerkes
Kiebingen (Neckar)
Quelle: EnBW
Bild 1. Schnitt durch die Kraftwerksanlage Kiebingen.
Die Wasserkraftanlage Kiebingen (Bild 1)
liegt im Oberlauf des Neckars bei Flusskilometer
261,0 zwischen den Städten Rottenburg
und Tübingen. Das Kraftwerk wurde
1903 als Flusskraftwerk quer im Neckar errichtet.
Anfangs waren vier vertikale Francis-
Turbinen mit Kammradgetriebe eingebaut.
Bereits 1924/25 erfolgte ein erster Umbau
auf vier vertikale Francis-Schacht-Turbinen
mit direkt gekuppeltem Generator. Von diesen
Turbinen sind noch zwei Maschineneinheiten
in Betrieb, während zwei im Jahre
2000 erneuert wurden.
Die Anlage wurde bis zum Frühjahr 1996 mit
diesem Bestand betrieben. Bereits im Zuge
der statischen Überprüfung der Wehranlage
waren Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen
über den Weiterbetrieb der Kraftwerksanlage
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