Am Südwestrand des Harzes wurde zwischen 1930 und 1933 bei Bad Lauterberg (Niedersachsen) die Odertalsperre errichtet, die dem Hochwasserschutz, der Energieerzeugung und der Niedrigwasseraufhöhung des Unterlaufes der Oder in Trockenzeiten dient. Die Gesamtanlage besteht neben der 56 m hohen Hauptsperre (Erddamm mit Betonkern) aus einem unterhalb gelegenen Ausgleichsbecken (ca. 200 m x 700 m), das wiederum durch einen 7,5 m hohen Erddamm mit integrierter Wehranlage begrenzt wird. Das Reservoir der Hauptsperre und das Ausgleichsbecken wurden bis Anfang der 1990er Jahre als Pumpspeicherkraftwerk betrieben. Zur sicheren Ableitung extremer Hochwasser existiert am linken Hang der Hauptsperre eine Hochwasserentlastungsanlage (HWE) aus Beton, die nach fast 80 Jahren Schäden aufweist, die einer Sanierung bedürfen. Aus Sicherheitserwägungen soll außerdem die Wehranlage des Ausgleichsbeckens umgebaut werden. Für den Betreiber, die Harzwasserwerke GmbH aus Hildesheim, wurden deshalb von Dezember 2008 bis September 2009 zur Vorbereitung der geplanten Sanierungen hydraulische Modellversuche zur HWE, zur Wehranlage am Abschlussdamm des Ausgleichsbeckens und zum Ausgleichsbecken selbst durchgeführt. Unter Leitung von Prof. Jürgen Stamm erfolgten im Hubert-Engels-Labor des Instituts für Wasserbau und Technische Hydromechanik (IWD) der TU Dresden durch Dipl.-Ing. Holger Haufe und Dipl.-Ing. Thomas Kopp die Untersuchungen an drei Teilmodellen, zwei davon physikalisch im Maßstab M 1:25 für die HWE und M 1:20 für die Wehranlage. Bei dem dritten Teilmodell handelte es sich um ein tiefengemitteltes 2D-hydronumerisches Modell zur Ermittlung der Strömungsverhältnisse im Ausgleichsbecken. Am Teilmodell der HWE wurde im Rahmen mehrerer Versuchsreihen die hydraulische Leistungsfähigkeit und Funktionstüchtigkeit für verschiedene Zustände (vor, während und nach der Sanierung) überprüft und nachgewiesen. Durch Maßstabseffekte bedingte hydraulische Unterschiede zwischen Natur und Modell (Wasser-Luft-Gemischabfluss), die im 'verkleinerten' Modell nicht auftraten, wurden analytische Berechnungen durchgeführt, mit denen nachgewiesen werden konnte, dass die Seitenwände der HWE auch beim vermutlich größten Hochwasser (PMF) nicht überströmt werden. Die Harzwasserwerke GmbH wird voraussichtlich 2010/11 auf Grundlage der Versuchsergebnisse mit den Sanierungsarbeiten beginnen. Die am IWD untersuchten und hydraulisch optimierten Einzelmaßnahmen werden dann zu einer effizienten Bauausführung beitragen und anschließend die Hochwassersicherheit der Odertalsperre für die nächsten Generationen gewährleisten. (Text gekürzt)
Das Unternehmen, welches am 31.08.2011 gegründet wurde, plant den Betrieb einer Demonstrationsanlage, in der ein Windpark mit einem Pumpspeicherkraftwerk kombiniert wird. Hierzu sollen vier Windenergieanlagen mit einer Leistung von jeweils 5 Megawatt errichtet werden. In die Bauwerke dieser Windkraftanlagen werden die Wasserspeicher integriert. Diese oberen Wasserspeicher sollen über eine Druckrohrleitung mit dem Kraftwerk und mit dem Unterbecken, einer bereits vorgesehenen Flutmulde, verbunden werden. Die elektrische Speicherkapazität des Pumpspeicherkraftwerks beträgt 70 Megawattstunden. Durch die Integration des oberen Wasserspeichers in die Bauwerke der Windkraft- anlagen kann auf den Bau eines gesonderten Oberbeckens verzichtet werden. Dadurch entfallen Baumaßnahmen sowie An- und Abtransport der Aushubmasse. Es können ca. 19.000 Lkw-Fahrten mit einem CO 2 -Ausstoß von ca. 400 Tonnen vermieden werden. Weiterhin entfallen Rodungsarbeiten einer Waldfläche von 2 bis 4 Hektar. Die Anlagenkonzeption erlaubt einen hohen Grad der Standardisierung, welcher in der Pumpspeichertechnik bisher nicht bekannt ist. Der Vorteil dieser neuartigen Anlage besteht unter anderem darin, dass die überschüssige regenerativ erzeugte Energie kurzfristig vor Ort gespeichert werden kann statt deren Erzeugung drosseln zu müssen. Die Anlage liefert neben der Stromerzeugung auch die fürdas zukünftige Energiesystem benötigte Flexibilität. Eine Kombination von Windenergieanlage und Wasserspeicher wurde bislang noch nicht umgesetzt. Eine weitere Neuerung stellt die Verwendung von unterirdisch verlegten, biegsamen PE (Polyethylen)-Rohren anstelle der üblichen teilweise oberirdisch verlegten, starren Stahlrohre für die Druckrohrleitungen dar. Dadurch wird die Landschaft geschont. Mit dem angestrebten Ausbau der erneuerbaren Energie wird der Bedarf an Energiespeichern zum Ausgleich von Einspeiseschwankungen zunehmen. Das Vorhaben wird einen Beitrag zur Etablierung solcher Speicher und damit zur besseren Integration der erneuerbaren Energien in das Energiesystem leisten. Branche: Energieversorgung Umweltbereich: Klimaschutz Fördernehmer: Naturstromspeicher Gaildorf GmbH & Co. KG Bundesland: Baden-Württemberg Laufzeit: seit 2014 Status: Laufend
Die Kenntnis von hydraulischen Durchlässigkeiten wie auch von Wasser- und Verunreinigungsfluxen in porösen Grundwasserleitern ist von großer Bedeutung in vielen hydrogeologischen Belangen wie z.B. Beregnung, Versickerung, quantitative und qualitative Wasserwirtschaft, Risikoabschätzung bei Verunreinigungen, usw. Derzeit ist keine theoretisch gut fundierte Methode zur Messung horizontaler und vertikaler Durchlässigkeiten in der gesättigten Zone verfügbar und Methoden zur Messung von gesättigten Durchlässigkeiten in der ungesättigten Zone sind beschränkt, zeitaufwendig und fallweise unzuverlässig. Außerdem ist gegenwärtig keine Methode zur direkten Messung vertikaler Wasser- und Verunreinigunsfluxe in porösen Grundwasserleitern oder am Übergang zwischen Grund- und Oberflächengewässern bekannt. Das dargelegte Projekt basiert auf der Entwicklung einer exakten Lösung des Strömungsfeldes für das Ein- oder Auspumpen von Wasser durch eine beliebige Anzahl von unterschiedlichen Filterabschnitten entlang eines ansonsten undurchlässigen Filterrohres bei verschiedenen Randbedingungen. Diese Lösung erlaubt die Ermittlung von Formfaktoren der Strömungsfelder, die zur Berechnung hydraulischer Durchlässigkeiten aus Einpressversuchen nötig sind. Die derzeit angewendeten Formeln können mit der genauen Lösung verglichen und der Einfluss anisotroper Durchlässigkeiten kann miteinbezogen werden. Eine doppelfiltrige Rammsonde wird zur bohrlochfreien Messung horizontaler und vertikaler Durchlässigkeiten in verschiedenen Tiefen unter dem Grundwasserspiegel vogeschlagen. Der Test besteht aus zwei Teilen: (1) Einpressen durch beide Filterabschnitte und (2) Zirkulation zwischen den Filtern. Die gleiche Sondenkonfiguration wird für die direkte und gleichzeitige Messung lokaler, kumulativer, vertikaler Wasser- und Verunreinigungsfluxe nach dem passiven Fluxmeter-Prinzip vorgeschlagen. Ohne zu pumpen werden die beiden Filterabschnitte hiebei durch eine mit Tracern geladene Filtersäule hydraulisch verbunden. Der vertikale Gradient im Testbereich treibt einen Fluss durch den Filter, der kontinuierlich Tracer auswäscht und Verunreinigungen im Filter hinterlässt. Aus der Analyse des Filtermaterials zur Bestimmung der Tracer- und Verunreinigungsmengen nach dem Test werden mit Kenntnis des Strömungsfeldes um die Sonde die Wasser- und Verunreinigungsfluxe bestimmt. Eine kegelförmige, doppelfiltrige Rammsonde wird weiters vorgeschlagen, um gesättigte Durchlässigkeiten sowohl über als auch unter dem Grundwasserspiegel direkt messen zu können. Die Methode basiert auf stationärer, gesättigt/ungesättigt gekoppelter Strömung aus kugelförmigen Hohlräumen. Die Möglichkeit einer transienten einfiltrigen Methode und einer Methode zur Messung anisotroper Durchlässigkeiten wird beurteilt. Die vorgeschlagenen theoretischen Konzepte werden ausgearbeitet und anhand von Laborversuchen überprüft.
<p>Die Kraft des Wassers zu nutzen hat eine lange Tradition und ist bis heute als erneuerbare Energiequelle von Bedeutung. Gleichzeitig hat die Energiegewinnung aus Flüssen vielfältige sozioökonomische und ökologische Wirkungen, die es zu beachten gilt.</p><p>Vom Wasser zum Strom</p><p>Das physikalische Grundprinzip der Wasserkraftnutzung ist, die Bewegungsenergie und die potenzielle Energie des Wassers in nutzbare Energie umzuwandeln. Der Energiegewinn aus Wasserkraft ist umso höher, je mehr Wasser aus möglichst großer Fallhöhe auf die Schaufeln einer Turbine oder eines Wasserrads trifft. Bergige Landschaften mit viel Wasser aus Niederschlägen sind daher besonders für die Wasserkraftnutzung geeignet.</p><p>Bei der Erzeugung von Wasserkraft wird zwischen Laufwasserkraftwerken und Speicherkraftwerken unterschieden. Ein Laufwasserkraftwerk nutzt die augenblicklich verfügbare Wassermenge eines Flusses oder Bachs. Speicherkraftwerke halten das Wasser zurück. Es wird dann zu Zeiten höheren Strombedarfes durch die Turbinen geleitet.</p><p>Pumpspeicherkraftwerke sind eine Sonderform der Speicherkraftwerke. Hierbei wird Wasser in ein höher gelegenes Speicherbecken gepumpt, um es bei Strombedarf nutzen zu können.</p><p>Auswirkungen der Wasserkraftnutzung auf die Gewässerökologie</p><p>Die Wasserkraftnutzung greift erheblich in Natur und Landschaft ein. Aus der Berichterstattung zur EU-<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/w?tag=Wasserrahmenrichtlinie#alphabar">Wasserrahmenrichtlinie</a> ist bekannt, dass in 37 Prozent aller berichteten <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/w?tag=Wasserkrper#alphabar">Wasserkörper</a> – das sind über 51.000 Flusskilometer – die Wasserkraftnutzung Gewässer signifikant belastet. Dadurch werden die Gewässerschutzziele – der gute ökologische Zustand – nahezu vollständig verfehlt. Zu den gravierendsten Auswirkungen der Wasserkraft auf die Gewässer und Auen zählen:</p><p>Wasserkraftanlagen neu zu bauen oder zu betreiben, ist deshalb kritisch zu bewerten. Die Mehrzahl der existierenden Anlagen in Deutschland ist aus ökologischer Sicht dringend modernisierungsbedürftig. In den kommenden Jahren müssen Durchgängigkeit, Mindestwasserführung, hydrologische Situation und Fischschutz verbessert werden – auch um die gesetzlichen Ziele der Wasserrahmenrichtlinie zu erreichen.</p><p>Leitplanken für die Stromerzeugung aus Wasserkraft und Erneuerbare Energien Gesetz </p><p>Das Umweltbundesamt empfiehlt folgende Leitplanken für die Stromerzeugung aus Wasserkraft:</p><p>Mit dem „Gesetz zu Sofortmaßnahmen für einen beschleunigten Ausbau der erneuerbaren Energien und weiteren Maßnahmen im Stromsektor“ wurde dem Ausbau der erneuerbaren Energien ein überragendes öffentliches Interesse eingeräumt. Im Rahmen der Abwägung verschiedener Interessen und Schutzgüter erhalten die erneuerbaren Energien damit ein besonders hohes Gewicht. Insgesamt verfolgt das EEG dennoch einen einheitlichen Ansatz, um <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klima#alphabar">Klima</a>-, Umwelt- und Naturschutz miteinander zu verbinden. Wichtige Belange sollen nicht gegeneinander ausgespielt werden. Zur Frage wie weit das überragende Interesse reicht hat das Umweltbundesamt ein <a href="https://www.umweltbundesamt.de/dokument/die-besondere-bedeutung-der-erneuerbaren-energien">Factsheet</a> erstellt.</p><p>Wasserkraftnutzung in Deutschland </p><p>Die Wasserkraft ist mit einem Anteil von etwa 15 Prozent an der weltweiten Stromversorgung eine bedeutende erneuerbare Energiequelle. Im globalen Vergleich zählen China, Kanada, Brasilien, USA, Russland und Indien zu den größten Erzeugern von Strom aus Wasserkraft. In Europa sind Norwegen, Frankreich, Schweden, Türkei und Italien die größten Produzenten.</p><p>In Deutschland wird Wasserkraft vorwiegend in den abfluss- und gefällereichen Regionen der Mittelgebirge, der Voralpen und Alpen sowie an allen größeren Flüssen genutzt. Daher werden über 80 Prozent des Wasserkraftstroms in Bayern und Baden-Württemberg erzeugt. Etwa 86 Prozent des gesamten Leistungsvermögens der großen Wasserkraftanlagen liegt an neun großen Flüssen vor: Inn, Rhein, Donau, Isar, Lech, Mosel, Main, Neckar und Iller.</p><p>Wasserkraftanlagen in Deutschland</p><p>Gegenwärtig werden in Deutschland etwa 8.300 Wasserkraftanlagen betrieben. Vor allem kleine Anlagen mit einer installierten Leistung von höchstens einem Megawatt dominieren den Anlagenbestand mit 95 Prozent; ihr Anteil an der Stromerzeugung ist jedoch gering (s.u.). Den verbleibenden Anteil teilen sich große Wasserkraftanlagen mit einer installierten Leistung über einem Megawatt (436 Anlagen) und Pumpspeicherkraftwerke (31 Anlagen).</p><p>Die Nutzung der Wasserkraft erfolgt in Deutschland vor allem über Laufwasserkraftwerke. Speicherkraftwerke haben demgegenüber einen viel geringeren Anteil von etwa 2,5 Prozent.</p><p>Stromproduktion aus Wasserkraft in Deutschland</p><p>In das öffentliche Stromnetz speisen etwa 7.300 Wasserkraftanlagen ein. Sie decken über die Jahre je nach Wasserführung 2,9 bis 3,8 Prozent des jährlichen Bruttostromverbrauchs bei. Über 90 Prozent des Wasserkraftstromes stammt aus großen Wasserkraftanlagen.</p><p>Der Anteil der Wasserkraft an der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien ist über die Jahre gesunken und liegt gegenwärtig noch bei ca. 8 Prozent. Dieser Anteil wird in Zukunft weiter sinken, da die Potenziale der Wasserkraftnutzung in Deutschland weitgehend erschlossen sind, während andere erneuerbare Energieträger größere Potenziale aufweisen und weiter ausgebaut werden. Darüber hinaus kann sich die durch den <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klimawandel#alphabar">Klimawandel</a> bedingte Zunahme von Trockenperioden negativ auf den Energieertrag von Wasserkraftanlagen auswirken.</p><p><a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/erneuerbare-energien/erneuerbare-energien-in-zahlen">Aktuelle Zahlen</a> zur Wasserkraftnutzung werden regelmäßig von der Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik (AGEE-Stat) veröffentlicht. Über die Umsetzung des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) im Bereich Wasserkraft unterrichten die <a href="https://www.bmwk.de/Redaktion/DE/Downloads/S-T/schlussbericht-wasserkraft-231027.pdf?__blob=publicationFile&v=6%20l">EEG-Erfahrungsberichte</a>. Anlagendaten sind über das Marktstammdatenregister der Bundesnetzagentur recherchierbar.</p><p>Wasserkraftpotenzial in Deutschland</p><p>Das technisch-ökologische Potenzial der Wasserkraftnutzung in Deutschland wird auf etwa 25 Terawattstunden (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=TWh#alphabar">TWh</a>) Strom pro Jahr beziffert. In den vergangenen zehn Jahren wurden bereits bis zu 23 TWh Strom pro Jahr aus Wasserkraft gewonnen. Damit ist das Wasserkraftpotenzial zu großen Teilen erschlossen. Zwischenzeitlich haben viele Bundesländer die Potenziale der Energiegewinnung aus Wasserkraft weiter konkretisiert. Dafür wurden fast 40.000 Standorte bestehender Querbauwerke und Wasserkraftanlagen sowie auch frei fließende Gewässerstrecken in Hinblick auf noch zu erschließende Wasserkraftpotenziale analysiert. Auf dieser Basis gehen die Länder derzeit von einem grundsätzlich noch erschließbaren Wasserkraftpotenzial von 1,3 bis 1,4 TWh aus. Etwa 70 Prozent dieses Potenzials entfallen auf die Modernisierung bestehender Wasserkraftanlagen.</p><p>Die Rolle der Wasserkraft bei der Energiewende</p><p>In den letzten Jahren wurden die Rahmenbedingungen einer vollständig auf erneuerbaren Energien basierenden Stromversorgung in Deutschland in verschiedenen Studien analysiert, so auch in der Studie "<a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimaschutz-energiepolitik-in-deutschland/szenarien-projektionen/rescue-wege-in-eine-ressourcenschonende">RESCUE – Wege in eine ressourcenschonende Treibhausgasneutralität</a>" des Umweltbundesamtes. Sowohl die progressiven als auch die konservativen Szenarien unterscheiden sich hinsichtlich der künftigen Entwicklung der Wasserkraft nur geringfügig. Demnach wird die Wasserkraft keinen großen Beitrag zur deutschen Bruttostromerzeugung leisten. Alle Szenarien zeigen einheitlich, dass die Wasserkraft ihr technisch-ökologisches Potenzial im Großen und Ganzen bereits ausschöpft.</p><p>Wasserkraft und Klimawandel</p><p>Bei der Abschätzung der zukünftigen Stromerzeugung aus Wasserkraft ist der Klimawandel mit zu betrachten, denn die Höhe des Stromertrags hängt u.a. von der Wassermenge ab. Das Umweltbundesamt hat die möglichen Effekte des Klimawandels auf die Ertragssituation der Wasserkraft <a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/klimafolgen-fuer-wasserkraftnutzung-in-deutschland">untersuchen lassen</a>. Demnach kann bis zur Hälfte des 21. Jahrhunderts mit einer Mindererzeugung aus Wasserkraft um ein bis vier Prozent und für den Zeitraum danach um bis zu 15 Prozent gerechnet werden.</p><p>So zeigen Berechnungen an ausgewählten Wasserkraftanlagen an Hochrhein, Lech und Main Schwankungen in der Stromerzeugung von plus/minus neun Prozent in Abhängigkeit des Wasserdargebots. Um mögliche Mindererzeugungen der Wasserkraft zu kompensieren, empfiehlt es sich, die Anlagen zu optimieren und die Vorhersagemodelle für den Oberflächenabfluss weiter zu verbessern.</p><p>Wasserkraftwerk bei Griesheim im Main von oberstrom fotografiert.</p><p>Wasserkraftwerk bei Griesheim im Main von unterstrom fotografiert.</p><p>Wasserkraftanlage in der Sieg (Unkelmühle).</p><p>Demonstration der Nutzung von Wasserkraft.</p><p>Wasserkraftanlage in der Saale bei Öblitz.</p><p>Wasserkraftanlage in der Saale unterhalb von Jena.</p><p>Wasserkraftnutzung im Bayerischen Wald.</p><p>Ausleitungswehr für die Wasserkraftnutzung bei Tübingen.</p><p>Literatur</p><p>Anderer Pia, Dumont Ulrich, Linnenweber Christof, Schneider Bernd (2009): Das Wasserkraftpotenzial in Rheinland-Pfalz. In: KW Korrespondenz Wasserwirtschaft 2009 (2) Nr. 4. 223-227.</p><p>Anderer, Pia; Heimerl, Stephan; Raffalski, Niklas; Wolf-Schumann, Ulrich (2018): Potenzialstudie Wasserkraft in Nordrhein-Westfalen. WasserWirtschaft 5 – 2018. 33-39.</p><p><a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/b?tag=BMU#alphabar">BMU</a> (Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit) (2010): Potentialermittlung für den Ausbau der Wasserkraftnutzung in Deutschland als Grundlage für die Entwicklung einer geeigneten Ausbaustrategie. Aachen. 2010.</p><p>Helbig, Ulf; Stiller, Felix (2020): Potentialstudie WKA Brandenburg. Institut für Wasserbau und technische Hydromechanik TU Dresden. Vortrag. (Unveröffentlicht).</p><p>International Hydropower Association (IHA) 2022: Hydropower Status Report. Sector trends and insights.</p><p>Kraus Ulrich, Kind Olaf, Spänhoff Bernd (2011): Wasserkraftnutzung in Sachsen – aktueller Stand und Perspektiven. 34. Dresdner Wasserbaukolloquium 2011: Wasserkraft – mehr Wirkungsgrad + mehr Ökologie = mehr Zukunft. Dresdner Wasserbauliche Mitteilungen. 11-18.</p><p>LANUV (Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz Nordrhein-Westfalen) [Hrsg.] (2017): Potenzialstudie Erneuerbare Energien NRW Teil 5 – Wasserkraft. LANUV-Fachbericht 40. Pia Anderer, Edith Massmann (Ingenieurbüro Floecksmühle GmbH), Dr. Stephan Heimerl, Dr. Beate Kohler (Fichtner Water & Transportation GmbH), Ulrich Wolf-Schumann, Birgit Schumann (Hydrotec Ingenieurgesellschaft für Wasser und Umwelt mbH). Recklinghausen 2017.</p><p>LfU - Bayerisches Landesamt für Umwelt (2020). Energieatlas Bayern. <a href="https://www.energieatlas.bayern.de/thema_wasser/daten.html">https://www.energieatlas.bayern.de/thema_wasser/daten.html</a>. Zugriff am 04.05.2021.</p><p>MWAG - Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus Mecklenburg-Vorpommern [Hrsg.] (2011): Landesatlas Erneuerbare Energien Mecklenburg-Vorpommern 2011. Projektbearbeitung: Energie-Umwelt-Beratung e.V./Institut Rostock. Schwerin – Neubrandenburg.</p><p>Naumann, S. (2022): Aktueller Gewässerzustand und Wasserkraftnutzung. In Korrespondenz Wasserwirtschaft 2022 (15) Nr. 12. 743-748.</p><p>Radinger, J., van Treeck R., Wolter C. (2021). Evident but context-dependent mortality of fish passing hydroelectric turbines. conservation biology. Volume36, Issue3. DOI: 10.1111/cobi.13870.</p><p>Reiss, J.; Becker, A.; Heimerl S. (2017): Ergebnisse der Wasserkraftpotenzialermittlung in Baden-Württemberg. In: WasserWirtschaft 10/2017. 18-23.</p><p>Theobald, Stephan (2011): Analyse der hessischen Wasserkraftnutzung und Entwicklung eines Planungswerkzeuges „WKA-Aspekte“. Universität Kassel. Fachgebiet Wasserbau und Wasserwirtschaft. Erläuterungsbericht i.A. Hessisches Ministerium für Umwelt, Energie, Landwirtschaft und Verbraucherschutz, Wiesbaden. August 2011.</p><p>TMWAT - Thüringer Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Technologie [Hrsg.] (2011): Neue Energie für Thüringen Ergebnisse der Potenzialanalyse. Thüringer Bestands- und Potenzialatlas für erneuerbare Energien. Studie im Auftrag des Thüringer Ministeriums für Wirtschaft, Arbeit und Technologie 2010–2011.</p><p><a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/u?tag=UBA#alphabar">UBA</a> - Umweltbundesamt [Hrsg.] (1998): Umweltverträglichkeit kleiner Wasserkraftwerke – Zielkonflikte zwischen <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klima#alphabar">Klima</a>- und Gewässerschutz. Meyerhoff J., Petschow U.. Institut für ökologische Wirtschaftsforschung GmbH, Berlin, UFOPLAN 202 05 321, UBA-FB 97-093, In: UBA Texte 13/98, 1-150.</p><p>UBA -Umweltbundesamt [Hrsg.] (2001): Wasserkraftanlagen als erneuerbare Energiequelle –rechtliche und ökologische Aspekte. BUNGE T. et. al.. In: UBA Texte 01/01, 1-88.</p>
Die Umsetzung der Energiewende und dabei insbesondere die zunehmende Stromerzeugung auf Basis erneuerbarer Energien mit fluktuierender Verfügbarkeit führen zu einem wachsenden Bedarf nach der Nutzung von Flexibilitätsoptionen im Stromversorgungssystem. Eine solche Flexibilitätsoption sind Speicheranlagen, die eine Zwischenspeicherung von elektrischer Energie zur späteren Nutzung ermöglichen. Speicheranlagen sind seit jeher wesentliche Elemente von Stromversorgungssystemen, und zwar in der Vergangenheit hauptsächlich in Form von Speicherwasserkraftwerken. In den letzten Jahren werden zunehmend auch Batteriespeicher für Anwendungszwecke im Rahmen der Stromversorgung genutzt. Den zahlenmäßig größten Anteil machen dabei kleine, an die Hausverteilungsanlagen von Niederspannungskunden angeschlossene Batteriespeicher aus, die bislang in erster Linie zur Optimierung des Eigenverbrauchs des in kundeneigenen Photovoltaik-Anlagen erzeugten Stroms eingesetzt werden. Diese und ähnliche 'dezentrale' Batteriespeicher stehen im Mittelpunkt dieses Dienstleistungsauftrags. Die Untersuchung zielt darauf ab, mögliche netz- und/oder systembezogene Auswirkungen eines weiter fortschreitenden, evtl. massenhaften Zubaus von dezentralen Batteriespeichern aufzuzeigen und zu beurteilen, ob und welche Maßnahmen ggf. ergriffen werden sollten, um eventuellen problematischen Wirkungen zu begegnen. Dies betrifft u. a. die Umlagen , Abgaben- und Entgeltsysteme, deren Erlösaufkommen und Verteilungswirkungen von der Durchdringung mit dezentralen Speichern beeinflusst werden und von denen auch wesentliche Anreize für die Nutzung von Speichern ausgehen. Des Weiteren sollen Auswirkungen auf die Belastung und Betriebsweise der Verteilungs- und Übertragungsnetze und damit verbundene Aspekte der Netzkosten und der Versorgungssicherheit sowie auf den Betrieb des konventionellen Stromerzeugungssystems untersucht werden. Das Vorhaben gliedert sich in sechs Arbeitspakete (AP). In AP 1 werden Zubautrends und Aus... (Text gekürzt)
Im nachhaltigen Energiesystem der Zukunft wird die Stromerzeugung regenerativ, und zwar zum überwiegenden Teil durch fluktuierende Energieträger wie Wind und Sonne bereitgestellt werden. Es muss daher damit gerechnet werden, dass die Schwankungen in der Stromerzeugung zukünftig deutlich zunehmen. Um das Stromsystem zu stabilisieren, werden alle denkbaren Ausgleichsoptionen eingesetzt werden müssen, also neben der direkten Speicherung von Strom und dem verbesserten Transport durch Netzausbau auch die indirekte Speicherung (Stichwort: Power-to-X), aber eben auch die Anpassung der Stromnachfrage an das Angebot. Großverbraucher von Strom wie in der energieintensiven Industrie werden Strom nicht mehr nur entsprechend ihres Bedarfs beziehen, sondern sollten sich, wenn möglich, auf einen zumindest teil-flexibilisierten Strombezug einstellen. Eine solche Vorbereitung geschieht für einen Standort der Aluminium-Industrie in Essen, wo eine von drei Aluminium-Elektrolysen der Firma TRIMET Aluminium SE durch Umrüstung der bestehenden Anlage flexibilisiert wird. Die Leistung der Anlage kann dann um ca. 25 Prozent variiert werden; das entsprechend bereitgestellte Speicherpotenzial soll einen Umfang von rund 1.000 MWh erreichen (in etwa die Größenordnung eines mittelgroßen Pumpspeicherkraftwerkes). Die Umrüstung wird von drei Lehrstühlen (Automatisierungstechnik/Informatik; Werkstofftechnik; Strömungsmechanik) der Bergischen Universität Wuppertal sowie dem Light Metals Reseach Centre der Universität Auckland messtechnisch unterstützt. Die Forschungsgruppe Zukunftsfähige Energie- und Mobilitätsstrukturen des Wuppertal Instituts gibt mit der wissenschaftlichen Begleitforschung den Rahmen: - Wie hoch wird der tatsächliche Bedarf an Flexibilität im Stromsystem der Zukunft ausfallen? - Welche der verschiedenen Ausgleichsoptionen (Netzausbau, direkte und indirekte Speicherung von Strom, Flexibilität) ist zu welchem Zeitpunkt die günstigste? - Wie hoch ist das Flexibilitäts-Potenzial der energieintensiven Industrie insgesamt und der Aluminium-Industrie als Teilmenge? Wie ändert sich dieses Potenzial unter den Randbedingungen der Energiewende (Stichwort: Dekarbonisierung der Industrie)? - Wie müssen die Rahmenbedingungen gestaltet werden, damit das Flexibilitätspotenzial industrieller Prozesse auch gehoben werden kann? - Welche eventuellen Rückwirkungen sind auf die industriellen Prozesse zu berücksichtigen; etwa Einbußen in der Effizienz? Zur Beantwortung dieser und ähnlicher Fragestellungen wird unter anderem auf das umfangreiche Instrumentarium des Wuppertal Instituts zur Modellierung zukünftiger Energie- und Stromsysteme zugegriffen bzw. werden die bestehenden Modelle erweitert und ausgebaut. (Text gekürzt)
Mit zunehmender Integration Erneuerbarer Energien (EEN) in das bestehende Stromnetz bedarf es eines verstärkten Einsatzes anwendungsgerechter Speichertechnologien, deren zielgerichtete Aufnahme und Bereitstellung elektrischer Energie nicht nur zur Glättung der Einspeiseleistung aus EEN beiträgt, sondern ebenso eine Homogenisierung fluktuierender Verbraucherlastprofile bewirkt. Neben der Vielzahl von zentralen Speichern, wozu u.a. Pumpspeicherkraftwerke zählen, gewinnen dezentrale Speicher zunehmend an Bedeutung. Eine seit Jahrhunderten im Maschinenbau genutzte Methode der Energiespeicherung sind rotationskinetische Speicher (RKS). Die von Ihnen ausgehenden Rahmenbedingungen zur dezentralen Integration in das Stromnetz zur Einspeisung von EEN aus Windenergieanalagen sollen innerhalb des FuE-Projekts 'DEMIKS' analysiert und in Form eines Demonstrators umgesetzt werden. Der RKS soll dabei eine Speicherkapazität von bis zu 500 kWh bei einer optimalen Lade-/Entladeleistung von ca. 500 kW aufweisen.
Das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) schafft als das zentrale Fördergesetz die notwendigen Rahmenbedingungen für den Ausbau der Erneuerbaren Energien. Zur Ermittlung der Wirksamkeit des Gesetzes finden regelmäßig Evaluierungen u.a. zu den Auswirkungen des EEG auf den Ausbau der unterschiedlichen Energieträger aus. Das vorliegende Vorhaben bezieht sich auf das 'Fachlos 5 Stromerzeugung aus Wasserkraft (Vorhaben IId: Wasserkraft)'. Innerhalb des Erfahrungsberichts beschäftigt sich das Vorhaben IId in der Hauptsache mit Wasserkraftanlagen an Fließgewässern. Darüber hinaus werden Pumpspeicher- und Speicherkraftwerke, Wasserkraftanlagen in Trinkwasser- und Abwassersystemen sowie die Meeresenergieanlagen einbezogen. Ziel des Erfahrungsberichts ist die Darstellung der Entwicklung der Stromgestehungskosten, der Technologieentwicklung und der Marktentwicklung. Weiterhin sind die zusätzlich ausbaubaren Potenziale bei der Wasserkraftnutzung sowie aktuelle technische Entwicklungen darzustellen. Die Bearbeitung des Vorhabens erfolgt in mehreren Arbeitspaketen. 1. Marktentwicklung, 2. Kostenentwicklung, 3. Wasserkraftanlagen und Netzstabilität, 4. System- und Marktintegration, 5. Potenzialermittlung, 6. technische, ökologische Anforderungen, 7. Meeresenergienutzung, 8. Wissenschaftliche Zuarbeit. Die Projektarbeit wird innerhalb durch Workshops und Besprechungen begleitet. Ein wesentlicher Bestandteil der Bearbeitung ist die Informationsbeschaffung. Es werden relevante Vorhaben, Studien und Veröffentlichungen berücksichtigt und ausgewertet. Darüber hinaus spielen Befragungen, Interviews, Gespräche und schriftliche Anfragen bei Behörden, Betreibern von Wasserkraftanlagen, Netzbetreibern und Verbänden eine wesentliche Rolle, um aktuelle Informationen aller Beteiligten berücksichtigen zu können. Die Informationen werden ausgewertet und so aufbereitet, dass Vorschläge für die Anpassung des Gesetzes bzw. für außerhalb des Gesetzes liegende Rahmenbedingungen erarbeitet werden können.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 63 |
| Europa | 1 |
| Land | 25 |
| Weitere | 6 |
| Wirtschaft | 1 |
| Wissenschaft | 16 |
| Type | Count |
|---|---|
| Ereignis | 2 |
| Förderprogramm | 52 |
| Text | 15 |
| Umweltprüfung | 11 |
| unbekannt | 6 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 31 |
| Offen | 54 |
| Unbekannt | 1 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 86 |
| Englisch | 5 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 1 |
| Bild | 1 |
| Datei | 2 |
| Dokument | 22 |
| Keine | 36 |
| Unbekannt | 1 |
| Webseite | 37 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 46 |
| Lebewesen und Lebensräume | 68 |
| Luft | 31 |
| Mensch und Umwelt | 86 |
| Wasser | 36 |
| Weitere | 83 |