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

VGB PowerTech - International Journal for Generation and Storage of Electricity and Heat. Issue 7 (2020). Technical Journal of the VGB PowerTech Association. Energy is us! Maintenance. Thermal waste utilisation

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Technical Journal of the VGB PowerTech Association. Energy is us!
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A journey through 100 years <strong>VGB</strong> | Hydropower | <strong>VGB</strong> <strong>POWERTECH</strong> · Issue 10 (2006)<br />

Hydro-power in Europe<br />

Hydro-power: Challenges in Europe<br />

Kurzfassung<br />

Wasserkraft:<br />

Heraus<strong>for</strong>derungen in Europa<br />

Autoor Author<br />

Dipl.-Ing. Michel Vogien<br />

EDF, Mulhouse Cedex, France.<br />

Dipl.-Ing. Hans Peter Sistenich<br />

RWE Power AG, Essen, Germany.<br />

In der EU-25, wo <strong>and</strong>ere regenerative Energien<br />

intensiv gefördert werden, kommen immer<br />

noch rund drei Viertel der regenerativen Erzeugung<br />

aus der Wasserkraft. Das <strong>VGB</strong> Steering<br />

Committee Hydro-power repräsentiert 20 Gesellschaften<br />

aus neun europäischen Ländern,<br />

die zusammen etwa 45.000 MW Wasserkraft<br />

betreiben. Auf Grundlage dieses breiten Wasserkraft-Know-hows<br />

beschreibt der vorliegende<br />

Beitrag die Heraus<strong>for</strong>derungen der Wasserkraft<br />

in Europa. Zur Illustration werden Beispiele<br />

aus Frankreich, aber auch Österreich<br />

und Deutschl<strong>and</strong> genutzt.<br />

Quelle der Heraus<strong>for</strong>derungen sind zum einen<br />

die geänderten Marktbedingungen und zum<br />

<strong>and</strong>eren geänderte Umweltan<strong>for</strong>derungen.<br />

Kurz gesagt: Die Erzeugungskapazität der<br />

Wasserkraft muss erhalten und sogar ausgebaut<br />

werden, um den Anteil der Regenerativen<br />

im Energiemix zu erhalten. Auf diese Weise<br />

können die Ziele des Umweltschutzes (Begrenzung<br />

der CO 2 -Emissionen) und die Deckung<br />

des wachsenden Bedarfs in Einklang<br />

gebracht werden. Gleichzeitig haben sich die<br />

Rahmenbedingungen für den Betrieb und die<br />

Entwicklung der Wasserkraft unzweifelhaft geändert.<br />

Heute sind neue Antworten hinsichtlich<br />

des Naturschutzes er<strong>for</strong>derlich. Die erste<br />

Heraus<strong>for</strong>derung ist es, die bestehenden<br />

Kraftwerke bei optimalen Kosten zu erhalten.<br />

Die Wasserkraftflotten bestehen aus eher alten<br />

Kraftwerken. Bei den Spitzenlastanlagen muss<br />

man neben dem natürlichen Alterungsprozess<br />

die wachsende Belastung der Anlagenkomponenten<br />

berücksichtigen. Außerdem können<br />

neue Auslegungser<strong>for</strong>dernisse aufwendige<br />

Anpassungen in bestehenden Kraftwerken<br />

verlangen. Der vorliegende Beitrag beschreibt<br />

die Konsequenzen dieser Faktoren: Beispiele<br />

für aufwendige Inst<strong>and</strong>haltungsmaßnahmen.<br />

Insgesamt erwarten die im Steering Committee<br />

Hydro-power vertretenen Gesellschaften in<br />

den nächsten zehn Jahren Reparaturbedarf an<br />

rund 17.000 MW mit einem Aufw<strong>and</strong> von etwa<br />

1,4 Mrd. EUR. Wasserkraftbetreiber und -lieferanten<br />

müssen die Schlussfolgerungen hinsichtlich<br />

Kapazität und Flexibilität ziehen, um<br />

dieses umfangreiche Reparaturprogramm kosteneffizient<br />

und bei einem hohen Verfügbarkeitsniveau<br />

der Anlagen realisieren zu können.<br />

Die Entwicklung neuer Projekte ist die zweite<br />

Heraus<strong>for</strong>derung. Im Vergleich zur weltweiten<br />

Situation ist das Wasserkraftpotenzial in Europa<br />

mit 75 % gut genutzt. Dennoch verbleibt<br />

ein nennenswertes bisher ungenutztes Potenzial<br />

in der Größenordnung von fast 200 TWh<br />

pro Jahr, welches zumindest teilweise erschlossen<br />

werden sollte. Neben dem Neubau<br />

von Anlagen bieten die Erweiterung bestehender<br />

Kraftwerke und die Installation von Restwasserturbinen<br />

interessante Möglichkeiten,<br />

sowohl die Ökologie als auch die Ökonomie zu<br />

verbessern. Insgesamt planen die Mitglieder<br />

des Steering Committee Hydro-power in den<br />

kommenden Jahren den Neubau von<br />

2.000 MW neuer Leistung mit einem Investitionsvolumen<br />

von rd. 1,6 Mrd. EUR. Neben<br />

dem Neubau von Anlagen beschreibt ein Beispiel<br />

wird gezeigt, wie die bestehende Wasserkraftflotte<br />

optimiert werden kann. Ein weiteres<br />

Beispiel zeigt, dass die Jahrhunderte alte<br />

Technologie der Wasserkraftnutzung neue innovative<br />

Einsatzgebiete erschließen kann.<br />

Nicht zuletzt stellt die Integration neuer Umweltaspekte<br />

die dritte wesentliche Heraus<strong>for</strong>derung<br />

dar. Die Ansprüche an die Berücksichtigung<br />

ökologischer Wünsche beim Betrieb<br />

und vor allem beim Neubau von Wasserkraftanlagen<br />

sind in den letzten Jahren gewachsen.<br />

Dabei geht es im Wesentlichen um drei Punkte:<br />

Erhöhung des Restwassers im alten Flussbett,<br />

Herstellen der Durchgängigkeit von Staustufen<br />

für Wasserlebewesen und die allgemeine<br />

Verbesserung der Gewässermorphologie.<br />

Die wesentlichen Treiber sind die Europäische<br />

Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) und Verh<strong>and</strong>lungen<br />

zu Konzessionserneuerungen. Die<br />

Wasserkraftbetreiber stehen für einen integrierten<br />

Ansatz bei der Verbesserung der Gewässerökologie.<br />

Verbesserungen sollten zuerst<br />

dort vereinbart werden, wo eine signifikante<br />

ökologische Verbesserung mit dem geringsten<br />

Aufw<strong>and</strong> erreichbar ist. Bei den<br />

Entscheidungen sind komplexe Wirkungen zu<br />

berücksichtigen, wie das Beispiel der Erhöhung<br />

des Restwassers zeigt. Die neue Konzession<br />

für das Rheinkraftwerk Albbruck-Dogern<br />

an der deutsch-schweizerischen Grenze<br />

kann als Beispiel für eine ausgewogene Lösung<br />

von Ökologie und Ökonomie dienen.<br />

Hydro-power in the <strong>VGB</strong><br />

Since 2003, the <strong>VGB</strong> has been <strong>of</strong>fering the<br />

key hydro-power operators in Europe a plat<strong>for</strong>m<br />

<strong>for</strong> discussing specific issues <strong>of</strong> their<br />

generating segment. The <strong>VGB</strong> Steering<br />

Committee “Hydro-power” represents 20<br />

companies from nine European countries that<br />

together operate some 45,000 MW <strong>of</strong> hydropower.<br />

The committee members are senior<br />

managers from the <strong>VGB</strong> member companies.<br />

It steers the work <strong>of</strong> the committee <strong>and</strong> <strong>of</strong><br />

presently three project groups. The results <strong>of</strong><br />

their work are used at international (e.g.<br />

IHA), European (e.g. Eurelectric) but also at<br />

national (national lobbying groups) levels.<br />

With that in mind, this article describes the<br />

challenges <strong>for</strong> hydro-power in Europe. For illustration<br />

purposes, it will use examples from<br />

France, but also from Austria <strong>and</strong> Germany.<br />

Hydro-power: The Most Important<br />

Renewable Energy with Potential<br />

Over 90 % <strong>of</strong> the world's renewably generated<br />

electricity stems from hydro-power. Also<br />

in EU-25, where other renewable energies<br />

enjoy massive subsidies, some 75 % <strong>of</strong> renewable<br />

generation still comes from hydro-power<br />

[1]. By its very nature, the share fluctuates<br />

between the individual European countries,<br />

whereby Germany, where wind displaced<br />

hydro-power as the most important<br />

source <strong>of</strong> renewable energy <strong>for</strong> the first time<br />

in 2005, is an exception. In comparison to the<br />

worldwide situation, the hydro-power potential<br />

in Europe is well utilised at a rate <strong>of</strong><br />

75 %. Nonetheless, there remains a significant,<br />

still unused, potential on a scale <strong>of</strong> almost<br />

200 TWh, which should at least partly<br />

be exploited [2, 3] (Figure 1).<br />

Current Challenges<br />

Hydro-power is currently facing three main<br />

challenges:<br />

1. Maintaining the existing facilities at optimum<br />

cost.<br />

2. Developing new projects .<br />

3. Integration <strong>of</strong> the new environmental aspects.<br />

On the one h<strong>and</strong> these challenges are the result<br />

<strong>of</strong> the new market situation <strong>and</strong>, on the<br />

other, <strong>of</strong> changed environmental requirements.<br />

Individually, the main drivers are:<br />

– With fully utilised generating capacities<br />

<strong>and</strong> unchanged <strong>and</strong> ambitious CO 2 emissions<br />

targets, the constantly growing dem<strong>and</strong><br />

<strong>for</strong> power cannot be satisfied without<br />

a growing contribution by hydro-power<br />

as the most significant renewable<br />

source <strong>of</strong> energy.<br />

– The growing share <strong>of</strong> those sources <strong>of</strong><br />

energy that cannot be controlled based on<br />

consumption levels (mainly wind) requires<br />

additional balancing opportunities.<br />

This dem<strong>and</strong>s additional, highly flexible<br />

generation <strong>and</strong> larger storage capacities,<br />

but in the <strong>for</strong>eseeable future these can only<br />

be provided cost-effectively by hydropower<br />

plants.<br />

– The competitive market first leads to higher<br />

wear <strong>and</strong> tear in the storage <strong>and</strong> pumped<br />

storage power plants, as these are no<br />

longer operated to the technical criteria<br />

they were originally designed <strong>for</strong>, but<br />

<strong>VGB</strong> PowerTech 10/2006 29<br />

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