Wasserkraft

An Talsperren und Klärwerken die Kraft des Wassers nutzen

Wasserkraftanlage Wupper-Talsperre
Wasserkraftanlage Wupper-Talsperre

Historie

Die Kraft des Wassers wurde an der Wupper und ihren Zuflüssen seit Jahrhunderten zum Antrieb von Wasserrädern, z. B. für Schleifereien und Mühlen, genutzt. Heute werden an verschiedenen Standorten entlang der Wupper Wasserkraftanlagen zur Stromerzeugung betrieben.

Regenerative Energie und Gewässerschutz

Bei der Nutzung von Wasserkraft können sich der positive Effekt der Erzeugung von „sauberem Strom“ und negative Einflüsse auf Flüsse und Bäche gegenüber stehen. WKA in Flüssen beeinträchtigen u. a. die Durchgängigkeit des Gewässers. Sofern keine funktionierenden Fischaufstiege an Wehren vorhanden sind, können Wanderfische, wie z. B. Lachse, nicht zu ihren Laichgründen aufsteigen. Turbinen können Schädigungen von Fischen hervorrufen. Für den Wupperverband ist die Abwägung zwischen CO2-neutraler Stromerzeugung und Gewässerschutz sehr wichtig. Er wird daher in erster Linie neue WKA nicht in Gewässern, sondern ausschließlich an den Talsperren errichten und sich für die Durchgängigkeit an bestehenden WKA einsetzen. 

Technik

Die Brauchwassertalsperren des Wupperverbandes dienen dem Hochwasserschutz und der Niedrigwasseraufhöhung. Die sich hieraus ergebenden wasserwirtschaftlichen Anforderungen machen es notwendig, die Wasserabgabe aus den Talsperren zu regulieren. Bei der Nutzung von Ventilen und Schiebern als Ablassorgane, wird die potentielle, bzw. kinetische Energie des Wassers (Fallhöhe, Fließgeschwindigkeit) in den Organen bzw. dem Tosbecken schadlos abgebaut.

Bei der Nutzung von Wasserkraftanlagen zur Regulierung der Abgabemenge wird diese Energie mit Hilfe der Turbine in mechanische Energie umgewandelt. Das energieärmere Wasser verlässt das Turbinengehäuse und wird anschließend in den Unterlauf abgegeben.

Die Verwendung einer bestimmten Turbinenbauart ist abhängig von den Randbedingungen des jeweiligen Einsatzortes. Im wesentlichen sind dies die Fallhöhe und der Durchfluss. Der Turbinentyp wird so ausgewählt, dass eine maximale Energiemenge aus dem zur Verfügung stehenden Wasser erzeugt werden kann.

Die Wasserkraftanlagen sind mit Ventilen, Klappen oder Leiträdern ausgerüstet, mit deren Hilfe der Durchfluss der Turbine an die jeweilige Abgabesituation angepasst werden kann. Zum Teil können zusätzliche die Laufrädern in ihrer Stellung verändert werden (Kaplanturbine), so dass das Betriebsverhalten bei verschiedenen Durchflussmengen und Fallhöhen optimiert werden kann und sich der Wirkungsgrad erhöht.

Die mechanische Energie der Turbine wird auf den angekoppelten Generator übertragen. Es werden hier sowohl asynchron- (kleine WKA), als auch Synchrongeneratoren eingesetzt. Die Spannung beträgt je nach Leistung der Anlage zwischen 400V (Niederspannung) und 10 kV (Mittelspannung).

Die Energie wird in die Netze der jeweiligen Anlage eingespeist und zum Teil für interne Prozesse verwendet. Bei größeren Energiemengen fließt der überschüssige Strom in das öffentliche Netz.

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