Wirtschaftliche Klein(st)wasserkraft?

Transcrição

Kompaktseminar:
Effizienzsteigerung und Optimierungspotenzial bei
bestehenden Wasserkraftanlagen
Von der Idee bis zur Genehmigung – das Zusammenspiel
von wasserwirtschaftlichen, technischen und ökonomischen
Faktoren
Martin Veh, Frank Steinbacher
Steinbacher-Consult Ingenieurgesellschaft mbH & Co. KG.
Richard-Wagner-Straße 6 • 86356 Neusäß/Augsburg
Telefon +49 (0) 821 / 4 60 59 – 0 • Fax +49 (0) 821 / 4 60 59 – 99
[email protected] • www.steinbacher-consult.com
Klimaschutz durch Wasserkraft
Klein(st)wasserkraft in Bayern
> 12.000 Wasserkraftanlagen in Bayern
1920
HEUTE
~4.317 Wasserkraftanlagen
Daten zur Wasserkraft
Zahlen zur Wasserkraft
• etwa 10 % des Wasserkraftstroms
aus Kleinwasserkraft
• in Bayern waren aber schon 3mal
soviel Anlagen in der Vergangenheit in Betrieb
• Wasserkraft ist Grundlastfähig und da wenn benötigt
• Die Anlagen über 5MW produzieren den Strom
der AKWs Brokdorf, Gundremmingen B, Isar 2
und Neckarwestheim.
Daten zur Wasserkraft
Bayerischer Staatsregierung: Bayerns Strom aus Wasserkraft vermeidet 10 Millionen Tonnen CO2 jährlich.
++ Mit rund 18 Prozent Anteil an der gesamten Stromerzeugung trägt die Wasserkraft erheblich dazu bei,
dass Bayern zu den Top10 der klimafreundlichsten Regionen Europas zählt.
Wasserkraft soll naturverträglich weiter ausgebaut werden ++
Zahlen zur Wasserkraft
 Wasserkraft ist die ausgereifteste Technologie zur Erzeugung erneuerbarer Energie
 16% des global erzeugten Stroms stammen aus Wasserkraftwerken
 In Deutschland sind rund 7.300 Kleinwasserkraftanlagen (< 1.000 Kilowatt = 1
Megawatt) in Betrieb, die etwa 10 % des Wasserkraftstroms produzieren
 mittlere und große Anlagen: 354 Anlagen
 nur 12% der Anlagen sind im Besitz von Energieversorgungsunternehmen und
erzeugen dennoch über 90% des gesamten Stroms aus Wasserkraft
 in Deutschland hat Wasserkraftnutzung ca. 13,2% Anteil an Strom aus erneuerbaren
Energien
-> Neue Anreize für die Wasserkraft durch Einspeisevergütung?
-> Neue Erkenntnisse aus dem naturverträglichen Wasserbau?
-> Neue Chancen im Bereich der Klein(st)wasserkraft?
Was ist Kleinwasserkraft und wo funktioniert
Kleinwasserkraft
Kleinwasserkraft bis max. 1MW Leistung
Wo funktionieren Kleinwasserkraftanlagen:
 fließende Gewässer
 künstliche stehende Gewässer (Ausleitungen)
 Wasserausleitung an technischen Bauwerken (z.B. Kläranlagen)
 Energienutzung in Leitungssystemen
Potentiale der Kleinwasserkraft
Ziel in Bayern:
Bis 2020 Erhöhung des Anteils der Wasserkraft auf 30%
(derzeit ca. 16%)
Verteilung der Ausbauleistungen:
24% Neubau von Anlagen
9% Neubau an bestehenden Querbauwerken
14% Modernisierung
53% Nachrüstung
Zusammensetzung des Strompreises
Strompreis netto ohne EEG Umlage: 18,04 Ct/kWh
EEG-Umlage: 6,17 Ct/kWh
Strompreis netto: 24,21 Ct/kWh
Warum macht die Nutzung von Wasserkraft Sinn?
 Strom kann an geeigneten Standorten rund um die Uhr an 365 Tagen im Jahr produziert
werden.
 Die Stromerzeugung findet vor Ort statt. Damit sinkt die Abhängigkeit von teurer werdenden
Energieimporten. Kleinwasserkraftwerke helfen eine dezentrale Versorgungsstruktur
aufzubauen und Versorgungssicherheit zu gewährleisten.
 Wasserkraft ist eine erneuerbare Energiequelle. Wasserkraftwerke verursachen während
des Betriebs keine klimaschädlichen Emissionen.
 Viele kleine Wasserkraftwerke sind im ausgehenden 20. Jahrhundert stillgelegt worden.
Diese können relativ einfach wieder aktiviert werden. Die nötigen Investitionen sind gering
und können von einzelnen Bürgern, einem Zusammenschluss von Bürgern oder der
Kommune geleistet werden.
Warum macht die Nutzung von Wasserkraft Sinn?
 Neue kleine Wasserkraftwerke (< 0,5 MW) werden durch das EEG (Erneuerbare –EnergienGesetz) gefördert. Auch die Modernisierung alter Anlagen wird gefördert.
 Durch ökologische Maßnahmen wie Fischtreppen kann die Durchlässigkeit von Gewässern
verbessert werden. Intakte und naturnahe Wasserläufe sind auch attraktive Naherholungsgebiete.

Wasserkraftwerke übertreffen mit ihrer Lebensdauer meist alle anderen Kraftwerksarten.
 Kleine Wasserkraftwerke verursachen nur geringe Eingriffe in die Natur und benötigen nur
wenig Platz.

Moderne Turbinen haben einen Wirkungsgrad von bis zu über 90%.
Erneuerbares Energien Gesetz 2014: Gegen eine Entsolidarisierung!
Seit 1. August 2014 ist eine EEG-Umlage für alle Erneuerbaren Energien
bei Eigenverbrauch zu tragen
Vergütungssätze:
Einspeisevergütung Neue Wasserkraftanlagen (EEG) bis 0,5 MW: 12,52 Ct/kWh
Einspeisevergütung Modernisierte Wasserkraftanlagen (EEG) bis 0,5 MW: 12,52 Ct/kWh
Bestandsanlage (ohne EEG): ~5Ct/kWh
Einspeisung
12,5Ct/kWh
40% EEG-Umlage:
2,5Ct/kWh
Eigennutzung
Neue
WKA
Netto Strompreis: 24,21
Ct/kWh
∆9,21 Ct/kWh
Eigene Leitung: EEGUmlage 6,17 Ct/kWh
∆5,54 Ct/kWh
Direktvermarktung
(Erzeuger≠Verbraucher)
Über das Netz:
EEG-Umlage +
Umlagen
18,04 Ct/kWh
Einspeisung
5 Ct/kWh
0% EEG-Umlage:
Bestandsanlage/
Wiederinbetriebnahme
(nicht EEG konform)
Eigennutzung
Ct/kWh
∆19,21 Ct/kWh
∆13,04 Ct/kWh
Direktvermarktung
Über das Netz: EEGUmlage + Umlagen
18,04 Ct/kWh
∆1,17 Ct/kWh
Hinweis: bei techn. Leistungssteigerung >10% erfolgt Anspruch auf EEG-Vergütung
Einspeisung
12,5Ct/kWh
40% EEG-Umlage:
2,5Ct/kWh
Bestandsanlage/
Wiederinbetriebnahme
Ertüchtigung EEG
Eigennutzung
Ct/kWh
∆9,21 Ct/kWh
∆5,54 Ct/kWh
Direktvermarktung
Über das Netz:
EEG-Umlage +
Umlagen
18,04 Ct/kWh
Gesetzliche Regelungen für die Wasserkraft
Rechtsgrundlage ist die EU Wasserrahmenrichtlinie:
 Gesetz über die Umweltverträglichkeitsprüfung (UVPG)
 Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG)
 Wasserhaushaltsgesetz (WHG)
 Bundesnaturschutzgesetz (BNatSchG)
 Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG)
Neue Herausforderungen für Umwelt und EEG-konforme Vergütung:
 Mindestwasserführung
 Durchgängigkeit des Gewässers
 Schutz der Fischpopulation
 Erhalt/Sicherstellung guter ökologischer Zustand, Potential und
Verschlechterungsverbot
Welche Schritte sind zur Errichtung einer Wasserkraftanlage zu durchlaufen?
 Potenzialanalyse






Gewässer erfassen
Durchfluss ermitteln
Pegelstände
Gefälle und Höhenunterschiede
Bestehende Querverbauungen
Projektvorschläge






Planung

Bau
Erste Projektvorschläge entwickeln
Rechtliche Bedingungen prüfen
Wirtschaftlichkeit berechnen
Öffentlichkeit einbeziehen (BürgerInnen, Umwelt- und Naturschutzgruppen)?
Betreibermodell entwickeln?
Ihr Wasserkraftpotential:
P[kW] = Q[m³/s] * h[m] * 8,5 [kN/m³]
Wie hoch sind die zu erwartenden Investitionskosten?
Die leistungsbezogenen Investitionskosten liegen für kleine Wasserkraftwerke zwischen:
5.000 und 10.000 €/kW
Die Investitionskosten hängen sehr stark von den Gegebenheiten vor Ort ab. Müssen z.B. neue
Querbauwerke errichtet werden, oder sind die Anforderungen an Fundamente benötigter
Gebäude aufgrund der Untergrundbeschaffenheit hoch, steigen die Kosten.
Sanierung von bestehenden Anlagen
Effizienzbewertung der vorhandenen Wasserkraftanlagen und
Potentialabschätzung bzgl. einer Effizienzsteigerung
Modernisierung
- Ersatz von Turbine/Generator
- Einbau autom. Steuerung
Nachrüstung
-
Zubau von Turbinen
Nutzung größerer Wassermengen
Stauzielerhöhung
Erhöhung des Nutzgefälles
(Unterwasserspiegel)
- Ersatz „alter“ Turbinen durch
Turbinen mit höherem
Wirkungsgrad
Effizienzbewertung der vorhandenen Wasserkraftanlagen und
Potentialabschätzung bzgl. einer Effizienzsteigerung
 Auswertung Datenbestand
• Standort
• Kraftwerkstyp
• Absturzhöhe
• Wassermenge
• Ausbauleistung
• Sanierungszustand
• Stauraummanagement
• Hochwasserschutz
• Besitzstand
Revitalisierung 2005
Kaplan-Turbine vertikal doppelt reguliert
Schluckvermögen: Q = 8 m3/s
Fallhöhe: H = 3 m
Turbinenleistung: 214 kW
elektrische Leistung: 197 kW
Erzeugung: 1.000.000 kWh
Restwasserabgabe: 800 bis 1.400 l/s
(je nach Leistung)
Umgehungsgerinne an der Wehranlage als Fischaufstieg
Nutzungsdenken über die Erzeugung hinaus!
Identifikation und Beschreibung konkreter exemplarischer Beispielprojekte,
einschließlich technische Dimensionierung, detaillierte
Wirtschaftlichkeitsbetrachtung und CO2-Bilanz
- Erarbeitung von Konzepten für
Speicher- und Energielastmanagementsysteme
• Auswahl eines Modelprojekts aus Vorschlagsliste
• Vorbereitung der Umsetzung
→ Besprechung mit relevanten Akteuren
→ Technische Dimensionierung
→ Investitionskostenschätzung
→ Vollkostenrechnung
→ Fördermittelprüfung
→ CO2-Bilanzierung
Neue technische Anlagen und ihre ökolog. Eigenschaften
Flussturbine:
-
nutzt Strömungsgeschwindigkeit des Wassers
-
keine Wehr- oder Stauanlagen
-
nahezu Geräuschlos und nicht sichtbar
Very low head turbine:
-
Niedrige Fallhöhen
-
Variable Wassermengen
-
Geräuscharm und Fischfreundlich
-
Geringe bauliche Eingriffe
Wirbelwasserkraftwerk:
-
Niedrige Fallhöhen
-
Nutzung der Wasserkraft in Kläranlagen
-
Als Ökostrom produzierender Fischauf- und -abstieg
-
Schachtkraftwerk:
-
Niedrige Fallhöhen
-
-
Geringer Flächenverbrauch und Eingriff in Fluss
-
Integrierbar in Hochwasserschutzkonzeptionen
Fazit
 Beitrag zum Klimaschutz
 Beitrag zu heimischer Versorgungssicherheit
 Kleinwasserkraft liefert gut prognostizierbare
Energiemengen
 Kleinwasserkraftwerke liefern vergleichsweise
günstigen Strom
 Beitrag zum Hochwasserschutz
 Entfernung von Zivilisationsabfall
 Hohe Lebensdauer von Kleinwasserkraftwerken
Aber:
Integrationsdenken ins private/kommunale Umfeld
kann die Wirtschaftlichkeit wesentlich steigern!
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Vor der Revitalisierung
Seit 1899 Wasserkraftnutzung
Francis-Turbine vertikal mit Kammrad und Riemenantrieb
Fallhöhe: H = 2,5 m
Erzeugung: 170.000 kWh
keine Restwasserabgabe
kein Fischaufstieg
Anlage vor der Revitalisierung
Baujahr 1922
Francis-Turbine vertikal mit Kammrad und Riementrieb
Schluckvermögen: Q = 5,5 m3/s
kein Fischaufstieg
300 m Ausleitungsstrecke ohne
Restwasserabgabe
Revitalisierung 2004
Neue Kaplanturbine vertikal doppelt reguliert an der Wehranlage
Weiterbetrieb der Altanlage mit 350.000 kWh,
daher Gesamterzeugung von 1.100.000 kWh pro Jahr

Wirtschaftliche Klein(st)wasserkraft?

Transcrição

Documentos relacionados

Medienmitteilung (Quelle: Hes-so Valais/Wallis)

Siemens Luftkondensations-Trockner WT44E100, 6kg Standgerät

Energievergleiche in kWh - Energiewende Inning TEWI

Geräte-Informationen für Waschmaschinen

Angebotsflyer herunterladen

Pressemitteilung Stolzenau

1. ascania strom nachtstrom 2015

Elektrische Leistung, Arbeit, Stromkostenberechnung

Produktdatenblatt: NEFF-Einbaukühlautomat KN 435 A" Ausstattung

Preisblatt Sonderprodukt: Lehrte-STROM-FIX-XL

Technik der Wasserkraft - E.ON - Strom und Gas - Info