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!
Maintenance. Thermal waste utilisation
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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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