Planung eines Kleinwasserkraftwerks

Abstract

Ziel dieser Diplomarbeit ist die Planung für die Errichtung eines Kleinkraftwerkes in der Steiermark. In Österreich spielt Wasserkraft eine wichtige Rolle. 55% der gesamten Stromproduktion stammen aus heimischen Wasserkraftwerken. Dabei ist die Rolle der Kleinwasserkraft nicht zu unterschätzen, da diese 10% des Strombedarfs produziert. Der Trend der letzten Jahre zeigt, dass die Zukunft immer mehr in Richtung erneuerbare Energie geht. Dies belegen u.a. zahlreiche Gesetze, Richtlinien, Verordnungen und Strategien. Durch die Förderung der regenerativen Energie versucht man von fossilen Energieträgern abzukommen. Bis dorthin ist es zwar noch ein langer Weg, aber jede erzeugte Kilowattstunde aus Wasserkraft verringert den Gebrauch fossiler Energieträger, die durch ihren CO2-Ausstoß den globalen Klimawandel beschleunigen. Dieses Projekt kann, anstatt das Wasser frei den Bach hinabfließen zu lassen, das kostbare Nass in über 3,5 Mio. kWh erneuerbare Energie umwandeln. Dies würde ausreichen, um mehr als 1.000 Haushalte mit elektrischem Strom zu versorgen. In einem Gebiet von rund 72 km² würde ein Teil des Wassers mit Hilfe der Wehranlage gesammelt werden, um das Kraftwerk zu betreiben. Um den Wanderzyklus der heimischen Bachforelle nicht zu unterbrechen, wird eine Fischaufstiegshilfe installiert. Zum Fassen des Wassers kommt ein Tiroler Wehr zum Einsatz, das das Wasser an den Sandfang weiterleitet. Der Sandfang scheidet Feinteile aus dem Wasser ab und gibt es an die Druckrohrleitung weiter. Die Druckrohrleitung, die aus glasfaserverstärktem Kunststoff geplant ist, hat eine Länge von ca. 3.200 m. Mit einem Ausbaudurchfluss von 1,9 m³/s und einer Fallhöhe von 51,6 m treibt das Wasser die vorgesehene Durchströmturbine an. Die Turbine ist zweizellig aufgebaut, um auch bei einem geringeren Durchfluss einen guten Wirkungsgrad zu erzielen. Über die Turbinenwelle wird ein 12-poliger Synchrongenerator angetrieben, der sich mit 500 U/min dreht. Das Kraftwerk wird voraussichtlich fast 3 Mio. Euro kosten und kann sich bei einem Zinsfuß von 2% nach ca. 15,4 Jahren amortisieren.

The aim of this master thesis is the planning for the construction of a small waterpower plant in Styria. Water power plays an important role in Austria; domestic waterpower plants produce 55% of the electricity consumption. The role of small waterpower plants should not be underestimated ¿ they contribute about 10% of the current demand. Renewable energy will be even more significant in the future, as recent years show. This development is mirrored in various laws, guidelines, orders and strategies. To deviate from fossil fuels, the use of regenerative energy is strongly supported. While there is still a long road ahead, every kilowatt-hour produced by hydropower reduces the use of fossil fuels, which promote global climate change with their CO2 emissions. This project would use the valuable resource of water to produce 3.5 million kilowatt- hours of renewable energy. This should be sufficient to provide electricity to more than 1,000 households. For an area of about 72 km², a Tyrolean Weir should collect water to operate the power plant. To foster the migration of the domestic brown trout, a fish ladder will be installed. The weir conveys the water to a sand trap, where fine particles are excluded and from where the water is passed to a pressure pipeline. This pipeline, made of fibre-reinforced plastic material, is about 3,200 m long. The water will power the planned cross-flow-turbine with a design flow of 1.9 m³/s and a fall-height of 51.6 m. As a two-cell turbine is proposed, the efficiency will be also high at a low flow ratio. The shaft of the turbine will drive a 12-poled synchronous generator with a rotating speed of 500 rpm. The entire waterpower plant is estimated to cost about 3 million euros and at an interest rate of 2% it should be amortized after approximately 15.4 years.