Vorlesung 02 Energietechnik - Wasserkraft (2024)

Wasserkreislauf, Laufwasserkraftwerke, Speicherkraftwerke, Berechnung Pumpspeicher, Pelton-, Francis-, Kaplanturbinen, Micro-Hydropower, Gezeitenkraftwerke, Meeresströmungskraftwerke

[matthiasschnabel]

Vielen Dank für die Informationen. Sicher ist die eigene Situation immer individuell zu bewerten. Die gesellschaftspolitischen Entscheidungen sind aus meiner Sicht durch Emotionen total verkorkst. Für mich ist das eigene Tun das entscheidende. Wir bezahlen nach der Installation von PV, BWWP, R290-WP und 5.000km/a für das E-Auto in Summe 600€/a für die Energie. Da hilft natürlich die Einspeisevergütung mit. Die Investition ist mit Eigenanteil nach 9 a erwirtschaftet. Bedingt natürlich das keine Defekte die Rechnung torpedieren. Aber selbst wenn doch, die Sache rechnet sich für uns (2 Familienhaus). Ich drück uns die Daumen, dass die Südlinkverbindung gut ins laufen kommt und der Stromtransfer von den Offshore-Anlagen gut verteilt wird.

[TT-M]

Die Wasserkraft ist ein sehr spannendes Thema. Toll, dass Sie ihre Lesung auf YouTube hochladen.

Die Folie bei Min. 2:33 finde ich sehr wesentlich, China produziert alleine mit der Wasserkraft doppelt so viel Strom, wie Deutschland zum gegenwärtigen Zeit benötigen würde. Insbesondere ist das chinesische Wasserkraftprojekt Yarlung Tsangpo hier zu erwähnen.

Min. 5:17 -Ich weiß zwar, dass dies nur eine Zusammenfassung ist. Aber da fehlt zumindest ein Nebensatz, dass auch ein neuer Lebensraum mit zwar veränderten Lebensgrundlagen entsteht, der vom ursprünglichen unterscheidet, dennoch nicht unterschlagen werden sollte.
Die Problematik von der Sediment-Zurückhaltung wird höchstens angedeutet, ist aber ein elementarer Bestandteil, der Wasserkraft Nutzung. Dazu zählt auch das Sediment-Management.

Min. 7:26 -Mit dem *Wasserkraftprojekt Yarlung Tsangpo* welche zukünftig eine Nennleistung von *60 GW* bereitstellen soll, sowie mit paar kleine Projekte, wird China die 500 GW Marke in den nächsten Jahren überschreiten.

Min. 10:12 -Ok, der Ausbauabfluss ist selbst für mich neu, da sieht man mal wieder, dass es immer was dazuzulernen gibt.
Wäre es bei einem Wasserspeicherkraftwerk, nicht ratsam, je nach Speicherkapazität, einen höheren Ausbauabfluss, von etwa 120 Tage zugrunde zu legen?


Min. 17:25 -Höchste Zeit für eine Beispiel-Anwendung der Formel:
Eel = V × p × g × h × n

Würde man ein Speicherdamm bei 30°08'34.7"N 95°01'07.3"E errichten, welche eine 275 m Stauhöhe von 2100 bis 2375 m über NN besitzt, würde das Tal flussaufwärts als Speicher dienen. Würde bei diesem Speichersee einem Theoretischen mittlere Oberfläche von ~40 km² und Mittlere Tiefe von ~ 165 m zugrunde legen (von 2210 m bis 2375 m über NN), ergebt es ein Wasservolumen ungefähr 6, 6 km³.
V = 6, 6 km³ = 6.600.000.000 m³

p = 1000 kg/m³
g = 9, 81 m/s²

Das Stauziel (h1) liegt bei 2375 m über NN, Absenkziel (h2) bei 2100 m über NN, der Auslauf (h3) bei 29°19'42.6"N 95°16'36.4"E, liegt 675 m über NN,
aufgrund der sehr langen Rohrleitung ist angenommener Druckverlust (h4) von 15 bar oder 150 m.
h5 = 0, 5 × (2375 + 2100) – (675 + 150)
h5 = 0, 5 × 4475 – 825 = 1412, 5 m

Da der Druckverlust der Rohrleitung in diesem Fall bereits beim h5 berücksichtigt wurde, beinhaltet die Variabel n nur Turbine, Generator und weitere darauffolgende Verluste.
n = 90 %

Eel = 6.600.000.000 m³ × 1000 kg/m³ × 9, 81 m/s² × 1412, 5 m × 0, 9
Eel = 82.308.352.500.000.000 Ws = 22.863.431.250.000 Wh = 22.863 GWh

So ein *22863 GWh Speicher* würde durchaus nennenswert sein.


Min. 18:06 -Der genaue Einzugsgebiet vom Speichersee flussaufwärts ist leider eine unbekannte Variable, aber dafür ist der mittlere Abfluss (MQ) vom 330 m³/s bekannt, wobei 10 m³/s zum Biotoperhalt nicht genutzt werden würde.
320 m³/s × 60 × 60 × 24 × 365 = 320 m³/s × 31.536.000 = 10.091.520.000 m³/a = 10 km³/a

Da diese Schüttung gering ist, könnte Wasser aus dem Wasserkraftprojekt Yarlung Tsangpo von 29°36'04.0"N 94°56'01.0"E (2850 m über NN) umleiten, da hier ein MQ von 1680 m³/s zur Verfügung steht. Dabei würden 20 m³/s zum Biotoperhalt nicht genutzt.
1660 m³/s × 31.536.000 = 52.349.760.000 m³/s = 52, 35 km³/a
10 km³/a + 52, 35 km³/a = 62, 35 km³/a
Die theoretischen 62, 35 km³/a durch den Stausee Volumen von 6, 6 km³ geteilt, ergeben sich theoretisch 9, 45 Vollzyklen im Jahr.

Min. 20:03 -Wenn man die Zahlen einsetzt, ergibt sich die Folgen Gleichung:
Pinst = 22863 GWh / 8760 = 2, 61 GW Dauerleistung raus.

Min. 30:17 -Dass die Durchströmturbine oder Ossberger-Turbine behandelt wird, ist alles andere als selbstverständlich. In den meisten Quellen die ich kenne, wird diese mit einer nutzbaren Fallhöhe von 2, 5 bis 200 m angegeben.

Min. 31:02 -Die Francis-Turbine kann zwar als Pumpturbine eingesetzt werden, aber nur bis zu einem bestimmten Grad. Ganz aktuell wird das Pumpspeicherkraftwerk *Lünerseewerk II* sind drei hochflexible Maschinensätze mit jeweils einer Peltonturbine, einem Motorgenerator (Synchron) und einer mehrstufigen Speicherpumpe geplant. Diese Aussage ist leider viele zu stark verallgemeinert.

Die Grafik bei Min. 32:39 von *Volker Quaschning* hat zwar lobenswerterweise die Ossberger mit aufgeführt, was nicht selbstverständlich ist, aber dennoch ist diese bedauerlicherweise mittlerweile etwas veraltet.





Viele Worte, aber trotzdem ich hätte noch einen Vorschlag zur praktischen Anwendung für Sie, wenn es ihr Interesse wecken würde. Das *Wasserkraftprojekt Yarlung Tsangpo* ist ein von der chinesischen Regierung vorangetriebenes Vorhaben, welches die Errichtung eines *60 GW Wasserkraftwerk* an der Chinesischen indischen Grenze zum Ziel hat. Dabei geht es um die praktische Umsetzung, von Auslegung der Generatorkapazität für zukünftigen Herausforderungen der Chinesischen (und eventuell indischen) Energiewende über das Sediment-Management bis zu einem Gemeinschaftsprojekt von China und Indien. Ich weiß, dass diese nicht zu den regulären Vorlesungen wirklich passt, aber dennoch hoffe ich auf ihr Forschungsdrang und vielleicht ein Funken Neugier. Da hier viel Blickwinkel und Überlegungen mit hineinspielen, könnten sie unter anderem Herr @AndreasMalcherek kontaktieren.

[rainerrillke]

00:47 Beim großen Wasserkreislauf fehlt für mich DAU die zeitliche Dimension. In welcher Zeit werden diese Mengen Wasser umgesetzt.

[Nicola-yr]

Hallo Prof Krauter,
momentan haben wir besonders an den Wochenenden das Problem des Überangebots an solarer Energie. Bei Sonnenunter-/auf-gang gibt es ein kurzes aber hohes Strompreispeak, das uns den Durchschnittspreis versaut. Gibt es hier Überlegungen die Überschussenergie in Ölen oder Sand als Hitze zu speichern und abends (oder wenn eben Bedarf gegeben ist) die gespeicherte Energie in Form von Hitze in einer Turbine zu verdampfen? Wir könnten evtl sogar alte Kraftwerke dafür nutzen. Siemensmitarbeiter aus der Kraftwerkstechnik erzählten mir, dass Israel ein solches Kraftwerk habe, das die Energie in einem 700°C-beständigem Öl speichere.

Ja, mir ist bewusst, dass die großen Turbinen 24/7 rotieren müssen um sich nicht zu stark zu krümmen. Aber auch hier könnte man sie künstlich mit Motoren bewegen und hält gleichzeitig eine netzstabilisierende Schwungmasse aufrecht.

[TT-M]

Em, beim Aufrufen der auf dem Kanal verlinkten Website bekommt man nur "Fehler 404 - Seite nicht gefunden" angezeigt: