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U M W E LT V E R T R Ä G L I C H K E I T

EUROPEAN SMALL HYDROPOWER ASSOCIATION

UMWELTVERTRÄGLICHKEIT VON KLEINWASSERKRAFTWERKEN

mit Unterstützung der EU


INHALT

EINLEITUNG

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1. TECHNISCHES GRUNDWISSEN ZUR KLEINWASSERKRAFT

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1.1 Beschreibung der Kleinwasserkraft 1.2 Besondere Merkmale der Kleinwasserkraft 1.3 Niederdruck- und Hochdruckanlagen

2. UMWELTBEZOGENE LÖSUNGEN 2.1 Pflichtwasserabgabe 2.2 Fischaufstiegshilfen 2.3 Rechengutbehandlung 2.4 Mehrzweckanlagen 2.5 Gestaltung 2.6 Lärm und Vibrationen 2.7 Fischverträgliche Turbinen

EINIGE BEISPIELE ZUR UMWELTEINBINDUNG VON KLEINWASSERKRAFTWERKEN Fallbeispiel Fallbeispiel Fallbeispiel Fallbeispiel Fallbeispiel Fallbeispiel Fallbeispiel

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1 - Backbarrow, Großbritannien 2 - Dorfmühle, Österreich 3 - Wathultström, Schweden 4 - Kavarskas, Litauen 5 - Saviore Dell’Adamello, Italien 6 - Tedelec, Frankreich 7 - Troistorrents, Schweiz

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Quelle : Ademe

EINLEITUNG

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limaveränderungen zufolge ungebremster CO2Emission, wurde auf unserem Planeten zur Schlüsselfrage. Es sollte nie vergessen werden, dass durch eine erneuerbar erzeugte GWh 480t CO2-Emission erspart werden. Die Konferenz in Rio 1992, das Kyoto Protokoll 1997, das Weißbuch: “Energie für die Zukunft: Erneuerbare Energie“ und letztlich die „Direktive/77/EC“ des Europäischen Parlamentes und des Rates von 27.Sept. 2001 zur Förderung der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energiequellen im Elektrizitätsbinnenmarkt, die Gemeinschaftsziele definierte, zeigen eindrucksvoll die politische Absicht. Zusätzlich wuchs das öffentliche Interesse an Umweltfragen ganz erheblich und führte zu einem gesamteuropäischen Umweltbewusstsein. Der jüngste Ausdruck dieser Entwicklung ist die „Wasserrahmenrichtlinie“, die einen umfassenden Schutz der Lebensquelle „Wasser“ anstrebt. Fraglos gibt es Widersprüche zwischen der „Wasserrahmenrichtlinie“ und der „Erneuerbaren Energien Richtlinie“. Genau diese Konflikte sind das Hauptmotiv für die Ausarbeitung der vorliegenden Broschüre über Umwelteinflüsse bei Kleinwasserkraftwerken. Unerfreulicherweise wurden unsere Fließgewässer aus vielen Gründen abgesehen von der Kleinwasserkraft (Hochwasserschutz, Landwirtschaft etc.) beeinträchtigt Immer wieder kann die Ausnutzung der Kleinwasserkraft mit bereits bestehenden Gebäuden und / oder Strukturen kombiniert werden. In sogenannten Mehrzweckanlagen kann z.B. eine Verbindung mit Trinkwasser- oder Abwassersystemen gefunden und der Umwelteinfluß damit wesentlich reduziert werden. Das Geheimnis liegt in der Nutzung bereits existierender Wasserwege.

Einleitung

Weltweit gesehen besteht kein Zweifel am ökologischen Vorteil hydroelektrischer Erzeugung. Ähnliches gilt auch auf regionaler Ebene. Lokal gesehen kann es Einflüsse geben, die sauber definiert werden können. Der Identifikation und der Vermeidung oder Kompensation dieser Einflüsse ist diese Broschüre gewidmet.

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TECHNISCHES GRUNDWISS E N Z U R K L E I N WA SS E R K R A F T

1. TECHNISCHES GRUNDWISSEN ZUR KLEINWASSERKRAFT 1.1 BESCHREIBUNG DER KLEINWASSERKRAFT

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asserkraft ist der bekannt traditionelle und auch wichtigste erneuerbare Energieträger in Europa. Der „Treibstoff“ für die Wasserkraft ist einfach das fließende Wasser in Form von Fließgewässern jeglicher Größe. Trotzdem bleibt dieses Wasser für jeden

anderen Zweck verfügbar. Die daraus nutzbare Energie entsteht aus zwei Faktoren: der Durchfluß in m3/s und die Fallhöhe in m. Beide Faktoren sind unverzichtbar – das Produkt aus beiden bestimmt die Energieproduktion der Wasserkraftanlage.

Damm mit Fischweg

Wasserspeicher

Elektrizitätsnetz (Netz)

Rohrleitung

Kontrolleinheit Kraftwerk Pfichtwasserabgabe

© OFCL, 1995

Turbine und Generator

Die Fallhöhe ist als Höhendifferenz zwischen zwei bestimmten Gewässerquerschnitten definiert. Um diese Höhendifferenz nutzbar zu machen, bedarf es einer Konzentration durch Aufstau, Ausleitung oder Unterwasseraustiefung. Am Punkt der Konzentration steht das Krafthaus.

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Die Umwandlung des Energieinhaltes des fließenden Wassers in elektrische Energie bedarf notwendigerweise einer Wasserkraftmaschine (Turbine) [Umwandlung potentieller und kinetischer Energie in mechanische Energie / Rotation] und eines Generators [Umwandlung der Rotationsenergie in elektrische Energie]. Der Output einer Wasserkraftanlage liegt als Leistung (kW) und Arbeitsvermögen (kWh) vor. Die Berechnung geschieht folgendermaßen:


P (kW) = Q (m 3/s) x H (m) x

η tot x 9,81 und näherungsweise Q x H x 7,8

ηtot = Gesamtwirkungsgrad (ηTurbine x ηGenerator x ηGetriebe x ηTrafo)

P = elektrische Leistung Q = Ausbaudurchfluß H = Nettofallhöhe Das Arbeitsvermögen – die zu bezahlende Größe – ist die Leistung über einen bestimmten Zeitraum. Die jährliche Energieproduktion einer Wasserkraftanlage kann näherungsweise folgendermaßen angeschätzt werden:

E (kWh) = P (kW) x 4500 (h)

Die Fallhöhe für eine Wasserkraftanlage ist überwiegend durch geographische und topographische Randbedingungen bestimmt. Der Abfluß hingegen variiert entsprechend dem natürlichen Abflußgeschehen. Üblicherweise arbeitet ein

Wasserkraftwerk etwa drei Monate mit voller Auslastung. Den Rest des Jahres arbeitet das Kraftwerk entsprechend den reduzierten Durchflüssen im Teillastbereich.

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as Prinzip der Wasserkraftnutzung ist bei großen und kleinen Anlagen (KWKW) gleich. Dennoch wurde auf europäischer Ebene eine Leistungsgrenze bei 10 MW festgelegt, die von mehreren Mitgliedsstaaten in Gesetzesmaterien übernommen wurde. Zusätzlich zu dieser Grenze können einige mehr oder weniger pragmatische Unterschiede zur Großwasserkraft festgehalten werden: Die überwiegende Mehrheit der KWKW ist in Privatbesitz – jedenfalls bis zu 1 MW. Zufolge typischer Größeneffekte sind KWKW zumeist teuerer als Großanlagen. Insbesondere Kontroll-, Steuer- und Meßeinrichtungen haben geringste Größenabhängigkeit. Es gibt nur wenige kleine Speicherkraftwerke, die den Abfluß zeitlich verlagern. Fast alle Anlage sind Laufkraftwerke, die das natürliche Abflußregime nicht verändern. Zufolge der Größe ist die Beeinflussung des Feststoffregimes zumeist vernachlässigbar. Auch die Länge der Rückstaubereiche ist überschaubar und begrenzt. Der kraftwerksbedingte Aufstau ist in den meisten Fällen eher niedrig. Ein Kleinwasserkraftwerk ist nicht einfach die maßstäbliche Verkleinerung einer Großanlage.

Im Allgemeinen können KWKW zufolge des geringeren Risikos und der kleineren Dimensionen wesentlich individueller entworfen werden. Der direkte physische und operationale Zugang erleichtert insgesamt den Betrieb von Kleinwasserkraftanlagen. In der Vergangenheit wurden viele KWKW im Zusammenhang mit der industriellen Produktion (Mühlen, Sägewerke) errichtet. Viele davon wurden stillgelegt, tausende sind im Originalzustand in Betrieb und viele wurden inzwischen modernisiert und verbessert, sodaß wesentlich mehr Energie als vorher produziert werden kann. Kleinwasserkraftwerke entstehen immer dort, wo kleinere oder mittlere Gewässer mit nennenswerter Fallhöhe zur Verfügung stehen. Sie wurden entweder im Ortsverband oder aber auch in sehr entlegenen alpinen Gebieten errichtet. Obwohl die Grenze bei 10 MW festgelegt wurde, ist die Verteilungsfunktion hinsichtlich der Größe typisch: Die Anzahl der Anlagen ist verkehrt proportional der Anlagengröße. Folgerichtig weist das „typische“ Kleinwasserkraftwerk eine Größe zwischen 50 und 500 kW auf.

Technisches Grundwissen zur Kleinwasserkraft

1.2 BESONDERE MERKMALE DER KLEINWASSERKRAFT

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TECHNISCHES GRUNDWISSEN ZUR KLEINWASSERKRAFT UND UMWELTBEZOGENE LÖSUNGEN 6

1.3 NIEDERDRUCK- UND HOCHDRUCKANLAGEN

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ie zu Beginn gesagt sind Durchfluß und Fallhöhe die Entwurfsgrößen der Wasserkraft. Um die gleiche Leistung zu erreichen ist entweder große Fallhöhe und eher kleiner Durchfluß (Hochdruckanlage) oder eben der umgekehrte Fall (Niederdruckanlage) erforderlich. Nahe liegender Weise sind Hochdruckanlagen in alpinen Regionen an Gebirgsbächen und Niederdruckanlagen an größeren Gewässern im Voralpengebiet und Flachland zu finden.

Grundsätzlich verlangen Hochdruckanlagen Druckrohre und besondere Einlaufstrukturen. Niederdruck-anlagen sind leicht an Wehranlagen und offenen Triebwasserwegen erkennbar. Bei Niederdruckanlagen liegt das Krafthaus entweder unmittelbar an der Wehranlage (Wehrkraftwerk) oder zwischen einem Oberwasser- und Unterwasserkanal (Ausleitungskraftwerk). (sh. schematische Skizze). Die Lösungen im Umweltbereich sind in Hochdruckanlagen (z.B. Ausleitung) anders als bei Niederdruckanlagen (z.B. Rückstaubereich)

2.UMWELTBEZOGENE LÖSUNGEN 2.1 PFLICHTWASSERABGABE

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ämtliche Berechnungsansätze oder Definitionen des Pflichtwassers bezwecken letztlich den Schutz der Gewässerbiologie. Klar ist, dass flußab einer Ausleitung – gleich welchen Zwecks – ein Mindestabfluß gesichert sein muß. Zumeist ist es zweckmäßig, über die Idee der „Dotation“ – einer gesteuerten Abflußabgabe zu einem bestimmten Zeitpunkt in einem bestimmten Gewässerquerschnitt – den erforderlichen Abfluß in einem anderen Gewässerabschnitt sicher zu stellen. Es gibt Dutzende Formeln zur Berechnung des Pflichtwassers und ihre Zahl steigt laufend. Das zeigt deutlich, dass noch niemand die universell anwendbare und überall gültige Formel gefunden hat. Vielmehr kann jede einzelne Formel nur erste Richtwerte jedoch kein endgültiges Ergebnis zur Festlegung erbringen. Die Formelvielfalt kann vier verschiedenen Gruppen zugeteilt werden:

2.1.1 Methoden basierend auf hydrologischen und statistischen Größen Eine erste Gruppe derartiger Verfahren bezieht sich auf den Mittelwasserabfluß (MQ) eines Gewässers in einem bestimmten Querschnitt. Diese Methoden erbringen Werte zwischen 5 und 60% des MQ, wobei der hohe Wert im Falle höchster ökonomischer Bedeutung der Fischerei Gültigkeit hat. Eine zweite Gruppe bezieht sich auf den mittleren Niederwasserabfluß (MNQ) eines Gewässers. Die Ergebnisse schwanken zwischen 33 und 100 % des MNQ. Eine dritte Gruppe orientiert sich an Kenngrößen der Abflußdauerlinie. Dieser Gruppe sind viele Methoden zuzuordnen. Es reicht von einfachen Ansätzen wie 20% von Q300 (Abfluß der an 300 Tagen erreicht oder überschritten wird) bis zu unglaublich komplexen Interpolationen.

2.1.2 Methoden basierend auf physiographischen Werten Derartige Methoden beziehen sich auf die Abflußspende (l/s.km2) eines Einzugsgebietes. Die Werte variieren zwischen 1,6 und 9 oder mehr l/s.km2 (im Falle großen Fischreichtums) Diese Methoden sind bei Vorliegen guter Basisdaten leicht anwendbar. Tatsächlich werden weder hydraulischen Parameter noch die Existenz von Zubringern oder auch die Länge der Entnahmestrecke berücksichtigt.

SÄMTLICHE BERECHNUNGSANSÄTZE ODER DEFINITIONEN DES PFLICHTWASSERS


2.1.3 Methoden basierend auf Fließgeschwindigkeit und Wassertiefen Auch in dieser Gruppe von Berechnungsansätzen gibt es eine große Vielfalt: so legt eine davon fest, dass in Entnahmestrekken ein vorgegebener Grenzwert der Fließgeschwindigkeit von 0,3 - 0,5 m/s und eine minimale Wassertiefe von 10 cm nicht unterschritten werden darf. Andere wieder schlagen Mindestgeschwindigkeiten von 1,2 – 2,4 m/s sowie Mindestwassertiefen von 12 – 24 cm vor. Der große Vorteil derartiger Formelansätze ist die Berücksichtigung der Profilgeometrie. Hydrologische Daten werden nicht benötigt. Allerdings bleiben Zubringer und Länge der Entnahmestrecke nach wie vor unberücksichtigt.

2.1.4 Methoden basierend auf Mehrzielplanung unter Berücksichtigung ökologischer Parameter Derartige Methoden sind naturgemäß sehr komplex in der Anwendung und erfordern hohe Fachkenntnisse. Sie erfordern anlagenspezifische Abflußbeobachtung und berücksichtigen hydrologische, hydraulische, ökologische und meteorologische Größen. Ökologische und ökonomische Parameter fließen ein. Die Methoden bringen hohen finanziellen Aufwand zufolge Datensammlung und Datenverarbeitung und eignen sich nur für spezielle Gewässertypologien. Die Übertragbarkeit ist kaum möglich.

2.2 FISCHAUFSTIEGSHILFEN

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inige der Besonderheiten von Gewässersystemen sind deren Vielfalt der aquatischen Lebens-gemeinschaften, die Vielzahl morphologischer Strukturen, die Dynamik sowie die Austauschprozesse mit benachbarten Räumen. Der letztgenannte Aspekt ist aus hydrobiologischer Sicht wesentlich und wird in der räumlichen und zeitlichen Kontinuumstheorie der Gewässer dargelegt. Biologen sehen in Wehren, Entnahmestrecken, Hochwasserschutzmaßnahmen und Flussregulierungen ernsthafte und nachhaltige Kontinuumsunterbrechungen. Obwohl Fischpässe bereits vor Jahrzehnten aus fischereiwirtschaftlichen Gründen erfunden wurden, wurden sie inzwischen zu einem ökologischen Hauptinteresse. Noch mehr als das System und die Konstruktion einer Kleinwasserkraftanlage, ist der Entwurf einer Fischaufstiegshilfe eine sehr spezifische und individuelle Aufgabe, die die Berücksichtigung vieler Einflussgrößen und Einschränkungen erfordert. Andererseits nützt eine falsch entworfene Fischaufstiegshilfe (FAH) niemandem und kostet bloß Geld. Wie auch immer – eine biozönotische Klassifizierung des Projektsgebietes ist unverzichtbar, um eine Entscheidung über Typ und Konstruktionsdetails der FAH zu treffen. Die individuelle Lösung wird jedenfalls in eine der folgenden Gruppen einzuordnen sein:

Quelle : IT Power

Bezüglich der Positionierung ist folgende Einteilung möglich Systeme direkt an der Barriere / Wehranlage Systeme, die die Barriere / das Wehr umgehen Systeme, die das Krafthaus umgehen (im Falle einer Ausleitung) Es sollte nicht vergessen werden, dass die gesamtheitliche ökologische Funktion nicht nur von der FAH, sondern auch von den angrenzenden Bereichen im Oberwasser und im Unterwasser abhängt. Die folgende Skizze zeigt die kritischen Bereiche: Fischauhfstiegshilfe mit bioakustischem Fischzaun

BEZWECKEN LETZTLICH DEN SCHUTZ DER GEWÄSSERBIOLOGIE

Umweltbezogene Lösungen

FISCHLEITERN (Unterteilung der Gesamthöhendifferenz in passierbare Stufen und Becken) UMGEHUNGSGERINNE (Nachbildung der Morphologie und der Hydraulik eines Baches) FISCHLIFTE

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U M W E LTB E ZO G E NE LÖ SU NG E N

kritische Zone Krafthaus Oberwasserkanal

Fluß

Unterwasserkanal

Entnahmestrecke

Rückstauraum

Flußlauf

Wehr 2 5

4

3

1

Wobei: 1 Mündung des Unterwasserkanals (Lockströmung) 2 Krafthaus (Höhendifferenz, Platzverfügbarkeit) 3 Entnahmestrecke (Dotation – hydraulische Fragen bzgl. Fließgeschwindigkeit und Wassertiefe) 4 Wehr (Höhendifferenz) 5 Rückstaubereich (Lockströmung, Fließgeschwindigkeit)

Jede FAH besteht aus folgenden Teilbereichen: Auslauf (Einstieg) Fischweg Becken (bei Fischleitern) Einlaufbereich

ENTWURFSKRITERIEN/ERFORDERNISSE

Die folgende Checkliste enthält die wesentlichen Entwurfskriterien.

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1. EINSTIEG

keine Verlandungsgefahr nahe dem Wehrkolk auch bei Niederwasser erreichbar infolge Lockströmung auffindbar

2. FISCHWEG

unterschiedliche Fließgeschwindigkeiten durchgehender Stromstrich zulässige maximale Fließgeschwindigkeiten zulässige minimale Tiefen keine Turbulenzen keine Kreisströmungen zulässige Sprunghöhen an Übertrittstellen keine Strahlauffächerung Anlaufstrecken unvollkommenes Überfallverhalten Unterstandsbereiche geeignete Beschattung natürliches Sohlsubstrat natürliche Belichtung begrenzte Zugänglichkeit

3. BECKEN

entsprechende Tiefen entsprechende Breiten entsprechende Längen Ruhebecken keine Belüftung des Überfallstrahles überwindbare Sprunghöhen keine Verletzungsgefahr

4. AUSSTIEG

regelbarer Zufluß unselektive Passierbarkeit Schutz bei Hochwasser Schutz vor Treibgut Schutz vor Geschiebe

5. MATERIAL

Morphologische Eignung Widerstandsfähigkeit

6. BESONDERHEITEN

NOCH MEHR ALS DAS SYSTEM UND DIE KONSTRUKTION EINER IST DER ENTWURF EINER FISCHAUFSTIEGSHILFE


Source : Boku

Wie bereits gesagt, besteht aus hydraulischen Gründen ein enger Zusammenhang zwischen Durchfluß und Konstruktionsform mit einer gewissen Toleranz zwischen minimalem und maximalem Durchfluß. Dieser Bereich sollte genutzt werden, um sowohl unterschiedlichen hydrobiologischen als auch ökonomischen Zielen gerecht zu werden. In Zeiten geringer Wanderungsbewegung kann der Durchfluß und damit die quantitative Kapazität gesenkt werden. Die Dotation kann den natürlichen Abflußschwankungen angepasst werden. Ein entsprechender Entwurf und gutes Betriebsmanagement können innerhalb dieser Grenzen die Mindererzeugung minimieren. Erfahrungen an vielen ausgeführten Anlagen zeigten, daß ähnlich wie in der Restwasserfrage eine Abhängigkeit zwischen hydrologischen Daten und der erforderlichen Dotation der FAH besteht. Unter Berücksichtigung der Gewässergröße variiert der Wert zwischen 1 % und 6 % des Mittelwassers (MQ). Die folgende Grafik zeigt das Ergebnis dieser Näherung in absoluten Werten.

natürliche Aufstiegshilfe, Erlauf, Österreich

2.3 RECHENGUTBEHANDLUNG

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Q by pass in l/s

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raktisch jede Kleinwasserkraftanlage hat eine Rechenreinigungsmaschine, die das Rechengut aus dem Wasser entfernt and derart dessen Eindringen in den Triebwasserweg und die Turbine verhindert. Dadurch wird Beschädigung oder Wirkungsgradverlust vermieden.

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MQ in m3/s

Source : Boku

Vertikaler Fischweg, Prollingbach, Österreich

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Jedes Jahr werden Tonnen von Treibgut (überwiegend Plastiksäcke, Flaschen, Dosen nebst Laub, Äste und anderen Stoffen, die der Mensch oder die Natur dem Fluß zuführt) den Gewässern entnommen. In vielen Ländern wird einmal entnommenes Treibgut einschließlich organisches Material wie Laub und Äste zu Abfall, der sorgsam und mit hohen Kosten verbunden entsorgt werden muß. Es sollte dabei nicht das öffentliche Interesse an der Entfernung anthropogener Inhaltsstoffe aus dem Gewässer vergessen werden – eine Tätigkeit der Kleinwasserkraftbetreiber. Dies stellt eindeutig einen positiven Effekt einer KWA dar, der gebührend in Betracht gezogen werden sollte. Geeignete Unterstützungsmaßnahmen sollten gesetzt werden, um die finanzielle Belastung des Kraftwerksbetreibers zu reduzieren. (z.B. Reduktion oder Aussetzung der Deponiegebühren oder Eröffnung der Möglichkeit, organisches und anorganisches Material unterschiedlich zu behandeln). Bis jetzt leisten Kraftwerksbetreiber diesen Dienst unentgeltlich.

KLEINWASSERKRAFTANLAGE, EINE SEHR SPEZIFISCHE UND INDIVIDUELLE AUFGABE

Umweltbezogene Lösungen

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2.4.1 Trinkwasserversorgungssysteme

2.4.4 Hochwasserschutz

In den letzten Dekaden wurden viele Kleinwasserkraftwerke in Trinkwassersystemen realisiert. Insbesondere in Gebirgslagen wurden Druckreduzieranlagen durch kleine Turbinen ersetzt und Fallhöhe energiewirtschaftlich genutzt. Sogar in derart einfachen Systemen handelt es sich um „Mehrzweck“ und sollte wo immer möglich versucht werden.

Quelle : MHyLab

U M W E LTB E ZO G E NE LÖ SU NG E N

2.4 MEHRZWECKANLAGEN

La Zour Trinkwasserkraftwerk (474kW)

2.4.2 Bewässerungskanäle Viele kleine Anlagen wurden und werden auch in Kanalnetzen für die Bewässerung errichtet. In Dutzenden von Anlagen wird das Wasserpotential sowohl für die Bewässerung als auch die Energiegewinnung genutzt und Strom für das öffentliche Versorgungsnetz oder zur Abdeckung des direkten lokalen Strombedarfs für die Bewässerung (z.B. Pumpen) erzeugt.

2.4.3 Erholung In Anlagen mit kleinen Speicherbecken können diese etwas höher gefüllt werden, um den Ansprüchen der Fischerei oder anderen Erholungsaktivitäten besser zu entsprechen. Nur ein Teil des gespeicherten Volumens dient der Elektrizitätserzeugung.

Bei vielen Kleinwasserkraftanlagen müssen die Ufer in Wehrnähe neu gestaltet und aufgehöht werden. Dies kann zu einer Verbesserung der Hochwassersicherheit führen. In Einzelfällen kann auch in Speicherbecken Hochwasserrückhalt in bestimmten Grenzen betrieben werden. Normalerweise sind allerdings die Dimensionen der Rückstaubereiche verglichen mit den Hochwasservolumina zu klein.

2.4.5 Schaffung angrenzender Ökozonen Oftmals können als Kompensationsmaßnahme bei Verlusten zufolge Kraftwerkserrichtung Ökozonen geschaffen werden. Derartige Flächen haben große Individualität und es ist nicht möglich, generelle Hinweise zur Gestaltung und Realisierung zu geben. Dennoch kann dadurch zweifellos die Umweltakzeptanz einer Kraftwerksanlage wesentlich gesteigert werden.

2.4.6 Abwasserreinigungsanlagen (ARA)

Quelle : Studio Frosio

Zumindest an zwei Stellen einer Abwasserreinigungsanlage können unter Umständen KWKW eingebaut werden – vor oder auch hinter der ARA. In alpinen Regionen existiert z.B. eine zentrale ARA im Tal, in der das Abwasser von höher gelegenen Ansiedlungen gesammelt bzw. gereinigt wird. Der Höhenunterschied ist oftmals beträchtlich. Eine Vorreinigung (z.B. durch Rechen) ist vor Eintritt in die Druckleitung empfohlen. Im Falle größerer ARA ergibt sich oft ein nutzbarer Höhenunterschied zwischen Nachklärbecken und Vorfluter. Eine zusätzliche Reinigung ist in diesem System nicht mehr notwendig.

Rino Kleinwasserkraftwerk, Italien

IN DEN LETZTEN DEKADEN WURDEN VIELE KLEINWASSERKRAFTWERKE IN TRINKWASSERSYSTEMEN REALISIERT. 10


2.5 GESTALTUNG 2.5.1 Offene Wasserwege und Gewässerrenaturierung 2.5.1.1 RÜCKSTAUBEREICHE Jede Art der Wasserkraftnutzung bedarf einer wenn auch noch so kurzen Ausleitung des Triebwassers gemeinsam mit einem zumindest geringen Aufstau, bewirkt durch ein festes oder bewegliches Wehr (z.B. Klappe). Die Höhe des Wehres steht in direkter Abhängigkeit zur Länge bzw. auch zur Tiefe des Rückstauraumes. Je länger und je tiefer desto größer ist die Änderung der Habitatbedingungen.

Die Verlandung eines Rückstaubereiches ist ein natürlicher Prozess, dessen Dauer vom Geschiebetransport des Gewässers abhängt. Nach Erreichen eines Gleichgewichtszustandes wird der Transportprozess weiter gehen. Die Maßnahmen im Detail und das zu verwendende Material ist vom regionalen Gewässercharakter und der Materialverfügbarkeit abhängig. Ist der gestaute Gewässerbereich als sehr natürlich anzusprechen, ist eine Bewertung der Situation zu empfehlen, Defizite zu definieren und zu überlegen, ob zumindest Teile der Ufer samt Vegetation zu „übersiedeln“ sind.

2.5.1.2 OBERWASSERKANAL In Rückstaubereichen können gewisse Veränderungen der natürlichen Habitate auftreten: Fließgeschwindigkeit Sedimentation Breite des Gewässers Tiefe des Gewässers

Oberwasserkanal, Prevalle, Italien

Quelle : Studio Frosio

Nicht nur an den Ufern sollte jede Gestaltungsmaßnahme auf eine geringst mögliche Änderung der genannten Parameter abzielen. Alle genannten Änderungen beruhen auf einer Vergrößerung des Abflußquerschnittes. Aus ökologischer Sicht wird also jede Maßnahme, die den Querschnitt wieder verkleinert als Erfolg zu sehen sein. In der Praxis sollte die bewegliche Wehrhöhe so gering wie möglich gehalten werden ohne jedoch die Erfordernisse des Hochwasserschutzes zu beeinträchtigen. Durch eine Verringerung der Tiefe und damit Vergrößerung der Fließgeschwindigkeit wird die Sedimentation feinen Materials abnehmen.

Umweltbezogene Lösungen

Tatsächlich eröffnet der Aufstau eines Gewässers in manchen Fällen eine völlig neue Chance der Gewässergestaltung. Besonders bei konventionell regulierten Flüssen sind die Ufer oft mit Steinwurf, 1:2 geböscht, hart verbaut und das Gewässer hat eine konstante Breite. Die Anhebung des Wasserspiegels ermöglicht eine vollständige Neugestaltung des Ufers unter Berücksichtigung ökologischer Forderungen wie z.B. unterschiedliche Böschungsneigungen und Breiten sowie die Anwendung ingenieurbiologischer Bauweisen zur Uferstabilisierung, die überdies der Beschattung dienen und zusätzliche Lebensräume bieten. Flachere Böschungsneigungen reduzieren das Erfordernis nach harten Bauweisen.

Im Falle einer längeren Ausleitung muß besonderes Augenmerk auf die Gestaltung künstlicher Wasser-körper wie z.B. Triebwasserkanäle gelegt werden. Erfahrungen zeigen, dass derartige Bereiche zu attraktiven Habitaten werden können und somit Mängel im Hauptfluß kompensieren. OW-Kanäle haben zwei Ziele zu erfüllen: geringer Reibungsverlust, kein Wasserverlust. Trotz dieser Einschränkung können die bekannten Methoden der Gewässerrehabilitation angewendet werden. Grundsätzlich kann die (biologisch wertvolle) Rauhigkeit durch Strukturierung erhöht werden. Um allerdings eine Erhöhung der Reibungsverluste zu vermeiden, muß die Fließgeschwindigkeit durch Vergrößerung des Querschnittes herabgesetzt werden. Zusätzlich kann durch Anwendung ingenieurbiologischer Bautechniken das Habitatangebot erweitert und das Gewässer beschattet werden. Auch die Linienführung muß nicht notwendigerweise gerade gewählt werden, sondern kann sich an den umgebenden Geländeformen orientieren. Die maximale Fließgeschwindigkeit sollte 1m/s nicht überschreiten.

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600 % 500 %

Unterwasserkanal, Essenta, Italien

2.5.1.3 UNTERWASSERKANAL

Dotationserfordernis

U M W E LTB E ZO G E NE LÖ SU NG E N

Quelle : Studio Frosio

Das folgende Schema zeigt das Prinzip der Interaktion zwischen Morphologie und Pflichtwassererfordernis.

400 % 300 % 200 % 100 %

In Unterwassserkanälen geht es nur mehr um geringstmögliche Reibungsverluste. Generell werden die Querschnitte größer und damit die Fließgeschwindigkeiten kleiner als im Oberwasser. Häufig anzutreffen ist die Ausbildung als einfacher eher naturnaher Erdkanal ohne weitere Maßnahmen. Die Zielsetzung hoher Rauhigkeit und Anwendung ingenieurbiologischer Maßnahmen kann einfacher umgesetzt werden, da der Querschnitt einem natürlichen Bach ähnlich ist.

2.5.1.4 ENTNAHMESTRECKE Im Falle einer Ausleitung entsteht ein begrenzter Gewässerabschnitt, in dem der Abfluß wesentlich reduziert ist. Dort muß besonders auf die Morphologie der Entnahmestrecke geachtet werden. Naturgemäß ist dieser Einfluß bei sehr starker Durchflußreduktion eventuell über Monate hinweg erheblich. Auf der anderen Seite ist der Einfluß annähernd zu vernachlässigen, wenn die Dotation entsprechend hoch und der Zeitraum der Beeinflussung kurz ist. Üblicherweise fokussieren die Interessen der Behörde auf die Pflichtwasserabgabe. Die wirkungsvollere Strategie ist die umfassende Verbesserung der Gewässermorphologie durch alle literaturbekannten Maßnahmen der Rehabilitation. Insbesondere in konventionell regulierten Abschnitten ist die Gewässer-breite oft sehr groß und kein Dotationsabfluß wird die ökologischen Ziele wirklich erfüllen können.

0

20 %

40 %

60 %

80 %

100 %

Gewässermorphologie

Zusammenfassend sind also drei Parameter in der Beurteilung einer Entnahmesituation zu bewerten: Die Höhe der Pflichtwasserdotation Die gewässermorphologische Struktur Dauer und Zeitpunkt der Dotationsphasen

2.5.2 Rohrleitungen Druckleitungen können in Abhängigkeit des Untergrundes, des Rohrmaterials, der Umgebungstemperatur und den Umwelterfordernissen entweder oberirdisch oder eingegraben verlegt werden. Eingegrabene Rohrleitungen sind generell zu bevorzugen wegen der geringeren optischen Umweltbelastung sowie allfälliger Störung tierischer Bewegung. Andererseits birgt die eingegrabene Rohrverlegung wesentliche geologische Risken insbesondere bei steilen zu querenden Hängen sowohl bei der Errichtung als auch im Betrieb. Im Betrieb kann durch Leckage an einer eingegrabenen Leitung viel leichter eine Hangrutschung ausgelöst werden als bei freier Verlegung. Die folgenden Maßnahmen eignen sich zur Reduktion des Umwelteinflusses durch Rohrleitungen: EINGRABEN DER ROHRLEITUNG. Rohrleitungen sollten in möglichst allen Fällen eingegraben werden. Die Rohr- und Beschichtungstechnologie bietet hohe Verlässlichkeit, sodaß praktisch für Jahrzehnte kein Wartungsaufwand anfällt und andererseits die Umweltverträglichkeit – insbesondere bezogen auf das Landschaftsbild – ausgezeichnet ist. Sorgfalt ist jedenfalls in Hanglage angebracht, wo das Erdrutschrisiko höher als bei frei verlegten Rohren sein kann, da der Aushubbereich für das Rohr wesentlich größer ist. Weiters ist die Anwendung von Kunstoffen (GFK oder HDPE) zu empfehlen, um Probleme zu vermeiden, die mit Korrosion, Spannung und Wartung einhergehen.

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ROHRAUFLAGER. Der Einfluß einer frei verlegten Rohrleitung kann weiter reduziert werden, wenn das Rohr am Widerlager nicht überdeckt ist. Das bedeutet, dass die Kraftübertragung ins Fundament nicht durch die Betonummantelung, sondern durch Stahlbänder gewährleistet wird. Diese Lösung erlaubt die Verkleinerung des Bauteiles und damit des optischen Eingriffes und überdies ist die Überprüfung mit höherer Verlässlichkeit möglich.

Quelle : Studio Frosio

ROHRLEITUNGEN OHNE DILATATIONSSTÜCKE. Dort wo aus besonderen Gründen die Rohrleitung frei verlegt werden muß, ist die Vermeidung von Dilatationsstücken zu bevorzugen. Damit entfallen Wartungsarbeiten und dafür erforderliche Zufahrtswege, wodurch eine weitere Verringerung des Umwelteinflusses erreicht wird.

Rohrauflager mit 600mm - Rohrleitungsdurchmesser ohne Dilationsstücke

Sie zeigen alle die formalen Elemente, die Ihre Funktion charakterisieren Kleinwasserkraftwerke gehören zweifellos zur Kategorie der “Nützlichen”; ihr positiver Effekt auf die Umwelt ist bekannt und ihr Beitrag zu einer nachhaltigen Entwicklung ist wesentlich. Es ist also dringend notwendig, die Menschen zu bilden und die Gesellschaft auf den Wert derartiger Anlagen für die Gemeinschaft, das Staatsgefüge aber auch die Umwelt insgesamt hinzuweisen. Nur in dieser Kultur kann sich die Architektur über technologische Grenzen hinweg ausdrücken. Diese beinhaltet dann Erkennungsmerkmale die zu jener Kategorie gehören, in der Nutzbringendes schön ist.

2.6 LÄRM UND VIBRATIONEN

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Ein Krafthaus ist “schön”, wenn es möglichst viel Information vermitteln kann. Somit wird der Planer nach Erkennbarkeit streben und dafür alle charakteristischen Elemente verwenden. Ein Krafthaus erkennbar zu machen heißt nicht, daß es in Widerspruch zur Umwelt stehen muß. Was haben all diese Gebäude gemein, um sie als Krafthäuser zu erkennen?

Umweltbezogene Lösungen

2.5.3 Krafthäuser

inleitend muß festgehalten werden, dass Lärm kein Spezifikum der Kleinwasserkraft ist. Dennoch kann ein KWKW Quelle verschiedener Lärmemissionen sein und diese Broschüre nimmt darauf Bezug. Die Lärmquellen an einer Kleinwasserkraftanlage sind vielfältig: Rechenreinigungsmaschine, Rechenguttransport, Generator, Getriebe, Turbine, Transformator. De facto verursachen die Turbine und, falls vorhanden, das Getriebe den meisten Lärm. Heutzutage kann Lärm innerhalb des Krafthauses, falls erforderlich, auf etwa 70 dBA gesenkt werden, wodurch außerhalb kaum mehr eine Wahrnehmbarkeit besteht. Im Allgemeinen hängt der akzeptable Lärmpegel von der lokalen Bevölkerung oder einzelnen Gebäuden in der Nähe des Krafthauses ab. Bei neuen Anlagen erlaubt ein integrierter und sorgfältiger Entwurf des gesamten Systems - Wasserkraftmaschine, Gebäude, Zubehör – das Erreichen hervorragender Geräuschdämpfung sogar im Falle tatsächlich außergewöhnlich lauter Lärmquellen. Äußerst geringe Toleranzen im Getriebe, geräuschdämpfende Abdeckung des Turbinengehäuses, Wasserkühlung statt Luftkühlung des Generators und sorgfältige Planung zugehöriger Komponenten sowie Lärmdämmung des Gebäudes bewirken einen sehr niedrigen Geräuschpegel und das Kraftwerk ist dadurch kaum wahrnehmbar.

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U M W E LTB E ZO G E NE LÖ SU NG E N

Schwieriger und auch teuerer ist die Lärm- und Vibrationsreduktion in bestehenden Anlagen zu erreichen, wenn diese an niedrigere Grenzwerte angepasst werden müssen. Die zu ergreifenden Maßnahmen sind teuer und im Allgemeinen auch nicht derart wirksam wie bei Neuanlagen. Sie erfordern Maßnahmen unmittelbar an der Lärmquelle, da anderenfalls Reflexions- und Resonanzerscheinungen nicht leicht zu beherrschen sind. Eine typische Lösung zeigen die Bilder, wo eine vollständige Umschließung der Maschineneinheit erforderlich war, um eine akzeptable Lärmreduktion zu erreichen.

2.7 Fischverträgliche Turbinen

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er Einbau einer Turbine in einem Gewässersystem stellt jedenfalls eine gewisse Gefährdung der Fischfauna dar. besonders in Zeiten intensiver Fischwanderung können Fische in Turbinen gelangen. Aus mehreren Gründen (mechanisch, Geschwindigkeit, Druckänderungen) könnten Fische die Passage durch eine Turbine nicht überleben. Verschiedene Scheuchsysteme und –einrichtungen (Licht, Geräusch etc.) ermöglichen eine Reduktion der Mortalität – sind aber nicht derart effektiv, um Fische ausnahmslos vor der Passage durch Rechen und Turbine abzuhalten. Bei Kleinwasserkraftanlagen gibt es derzeit kaum einschlägige Forschungsbemühungen. Rechen mit Stablichten von 2 cm können zu einem hohen Prozentsatz das Eindringen der Fische in Turbinen verhindern. Weitere Anstrengungen sollten unternommen werden, um die Gefahr zu reduzieren. Dies können, wo es sich anbietet, auch Alternativen zu gebräuchlichen Turbinen sein.

Um die Verletzungswahrscheinlichkeit zu senken forscht die Turbinenindustrie insbesondere für Großanlagen seit vielen Jahren über Strömungsmodellierung (CFD) und es wurden bereits sehr gute Resultate erzielt. Kleine Wasserkraftanlagen können von diesen Forschungsergebnissen für Francis- und Kaplanturbinen profitieren. Neue Turbinenkonzepte aber auch das Wiederaufleben alter Technologie (Wasserräder, Wasserkraftschnecken) sind typisch für die Kleinwasserkraft und ermöglichen eine bessere Integration in und einen besseren Schutz des Gewässerlebensraumes In vielen Fällen – insbesondere Niederdruck und extremer Niederdruck – kann die Installation konventioneller Turbinen zufolge unakzeptabel hoher Kosten nicht mehr empfohlen werden. Bei Fallhöhen zwischen 1 und 3 m für jegliche Durchflüsse sowie bei geringen Durchflüssen bei kleinen bis mittleren Höhen sind Turbinen bislang eher ungeeignet. Demzufolge bemüht sich die aktuelle Forschung, um wirtschaftlichere Turbinenlösungen zu finden. Klassische Wasserräder können traditionell aus Holz gefertigt werden – modernere Ausführungen bestehen aus Stahlblech. Zufolge der geringen Drehzahl sind bei Wasserrädern Riemenübersetzungen oder Getriebe unvermeidbar. Präzise Herstellung und optimale Lagerung ermöglichen Wirkungsgrade bis zu 70 %. Unerfreulicherweise sind auch die Preise für Wasserräder bisweilen sehr hoch. In den letzten Jahren hielt eine wohl bekannte und tausendfach erprobte Technologie Einzug in die Wasserkraft. Die archimedische Förderschnecke wurde funktionell umgedreht und dient nunmehr in gereifter Technik in speziellen Marktsegmenten der Kleinwasserkraft. Derartige Wasserkraftschnecken sind deutlich billiger als Turbinen, verlässlich und robust im Betrieb. Ein Feinrechen ist nicht erforderlich und Studien belegen die Gefahrlosigkeit für Fische. Nach aktuellen Versuchsreihen wird ein Maximalwirkungsgrad von 75 bis 80 % erreicht. Die geringe Drehzahl zwischen 20 und 80 U/min erfordert zwar ein Getriebe, verringert jedoch Instandhaltungs- und Reparaturbedarf. Der Anwendungsbereich liegt bis 10 m Fallhöhe und 5 m3/s Durchfluß für eine Schneckeneinheit von etwa 3,5 m Durchmesser. Ein absolut aktueller Anwendungsbereich ist der Einsatz als Restwasserturbine. Indem zumindest die Fallhöhe am Wehr genutzt wird, kann der Produktionsverlust verringert werden. Zusammenfassend sollten also insbesondere im extremen Niederdruckbereich Alternativen zur klassischen Turbine überprüft werden, ohne diese allerdings generell und in allen Fällen abzulösen.

Lärmverminderungstechnologie

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EINIGE BEISPIELE ZUR UMWELTEINBINDUNG KLEINWASSERKRAFTWERKEN Quelle : IT Power

FALLBEIS P I E L

1

Kraftwerk mit einheimischen Materialien

BACKBARROW, Großbritannien Land: Großbritannien Ort: Backbarrow, Lake District National Park, Cumbria, UK Installierte Leistung (kW): 400 Turbine: schrägachsige Propellerturbine, Ø 750 mm, 510 U/min Mittlere verfügbare Fallhöhe (m): 4,8 Ausbaudurchfluß (m3/s): 3,33 pro Turbinensatz Jahr der Bewilligung: 2000

Beschreibung des Systems:

Maßnahmen zum Umweltschutz: Die vorhandenen Bauteile waren die Basis des neuen Entwurfes. Begrenzter Aushub wurde für das Krafthaus und das Unterwasser erforderlich. Der UW-Kanal verläuft gewunden und größere Felsbrocken wurden eingebracht um Verwirbelungen und Becken zu erzeugen, die attraktive Lebensräume darstellen. Es wurden drei schrägachsige Propellerturbinen eingesetzt. (zwei davon mit festem Laufrad, eine laufradreguliert). Die regulierte Turbine läuft immer – die unregulierten nur bei ausreichendem Wasserdargebot. Die Leistung der regulierten Turbine wird über den Oberwasserspiegel gesteuert. Damit wird ein minimaler Wasserspiegel nie unterschritten. Alle Turbinen sind durch Drosselklappen verschließbar Durch Einsatz niedertouriger Generatoren (500/min) wurden Getriebe und daraus resultierende Kosten vermieden. Das Krafthaus ragt nicht über das Gelände und ist vom Oberwasser nicht zu sehen. Es wurden natürliche, lokale Baustoffe wie für vergleichbare Bauten verwendet. Unmittelbar flußab des Einlaufes wurden drei Rechenreinigungsanlagen installiert. Das Gewässer bringt erhebliche Mengen an natürlichem Treibgut. Eine bioakustische Fisch-Scheuchanlage wurde im Einlaufbereich eingebaut, um Fische zum Umgehungsgerinne zu leiten. Weiters wurde eine Aalleiter und eine weitere durch ein Schütz verschließbare Öffnung angeordnet. Das Unterwasser der Turbinen wurde derart entworfen, dass eine Lockströmung zum Einstieg der Fischaufstiegshilfe erzeugt wird. In der Unterwasserrückführung wurde eine neuartige elektrische Barriere eingebaut, um Fische am Einschwimmen zur Turbine vom Unterwasser zu hindern.

Beispiele

Die Anlage Backbarrow liegt 3 km flußab des „Lake Windermere“ im „Lake district“ Nationalpark. Das Kraftwerk nutzt das Wasser des Leven und liegt in einer malerischen und deshalb sensiblen Landschaft. Der Fluß bringt auch nenenswerte Einkünfte zufolge der Lachsfischerei. Der Standort diente auch schon in der Vergangenheit der Wasserkraftnutzung. Vor dem nunmehr neuen Kraftwerk bestand eine 65 kW Anlage mit einer horizontalachsigen Gilkes Francis Turbine. Weiters ist ein Teil der Anlage ein Kulturdenkmal, weswegen sowohl der staatliche Denkmalschutz als auch der Industriedenkmalschutz in den Planungsprozeß eingebunden wurden. Zufolge der Situierung der Anlage, der fischereilichen Interessen und des historischen Wertes wurde der Umweltverträglichkeit dieses Kraftwerkes große Bedeutung beigemessen. Durch die Zusammenarbeit mit allen Betroffenen sowie der Umweltagentur konnten viele Ansprüche aus Sicht des Landschafts- und Umweltschutzes befriedigt werden.

VON

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FA L L BE I S P I E L 3

B E ISP IE LE

WATHULTSTRÖM, SCHWEDEN Land: Schweden Name der Anlage: Wasserkraftwerk Wathulström Installierte Leistung (kW): 190 Fallhöhe (m): 10 Ausbaudurchfluß (m3/s): 2,7 Jahresarbeitsvermögen (kWh/a): 500.000 Name des Gewässers: Kilan Jahr der Errichtung: 1919

Beschreibung des Systems:

FALLBEISPIEL 2

Keine Ausleitung Tagesspeicher Niederdruck Einlauf im Sperrenbauwerk (Damm) 2 Francisturbinen

DORFMÜHLE, ÖSTERREICH Land: Österreich Name der Anlage: Wasserkraftwerk Dorfmühle Installierte Leistung (kW): 2500 Fallhöhe (m): 7,3 Ausbaudurchfluß (m3/s): 43 Jahresarbeitsvermögen (GWh/a): 12 Name des Gewässers: Ybbs Jahr der Bewilligung: 2004

Maßnahmen zum Umweltschutz: Der südwestliche Teil von Schweden ist durch saueren Regen belastet, der auch die Gewässer versauert. Um dieser Entwicklung entgegen zu wirken wird vielen Gewässern Kalk zugesetzt. Eine gute Lösung ist die Verbindung dieser Kalkzugabe mit einem Kleinkraftwerk. Im gegenständlichen Fall wird der Kalk entsprechend dem aktuellen Durchfluß in den Saugschlauch injiziert.

Beschreibung des Systems: Laufkraftwerk Niederdruck 2 Kaplan S-Rohrturbinen

Maßnahmen zum Umweltschutz: Rückstaubereich 0,1 km2 Natürliches Umgehungsgerinne zum Fischaufstieg Erholungs- und Freizeitnutzung im Rückstaubereich Maßnahmen zur Lärmreduktion Architektonische Gestaltung des Krafthauses

Quelle: SERO

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Maßnahmen zum Umweltschutz:

FALLBEISPIEL 4

Wehr und Rückstaubereich - Quelle: LHA

KAVARSKAS, LITAUEN Land: Litauen Name der Anlage: Wasserkraftwerk Kavarskas Installierte Leistung (kW): 1000 Fallhöhe (m): 4,1 Ausbaudurchfluß (m3/s): 28 Jahresarbeitsvermögen (GWh/a): 6,4 Name des Gewässers: Sventoji Jahr der Bewilligung: 2002

Beschreibung des Systems:

Beispiele

Das Kraftwerk Kavarskas liegt am Fluß Sventoji etwa 69 km flussauf der Mündung neben der gleichnamigen Stadt. Das MQ beträgt 31,4 m3/s. Das 4,1 m hohe Wehr wurde 1962 gebaut und bewirkt einen 0,8 km2 großen Rückstaubereich. Hauptzweck dieser Konstruktion war die Niederwasseraufbesserung des benachbarten Flusses Nevezis während der Trockenzeiten. Um dieses Ziel zu erreichen wurde eine Pumpstation errichtet, um Wasser des Sventoji in den Nevezis überzuleiten. An der Wehr wurde allerdings keine Fischaufstiegshilfe errichtet. Während nun am Nevezis die ökologische Situation verbessert werden konnte, behinderte die Wehranlage den Fischzug in die gewohnten flussauf liegenden Laichgebiete. Mehr als 40 Jahre war die Wehr in staatlichem Besitz aber es wurde nie eine Finanzierung gefunden, um den für Fische unerfreulichen Zustand zu beseitigen.

Der Fluß Sventoji ist flußab der Wehranlage bekannt als fischökologisch geschützter Bereich. Dieser Schutz wurde erst nach Wehrerrichtung ausgesprochen. Lachs, Forelle, Zährte und andere wertvolle Fischarten kommen üblicherweise vor. 2001 erhielt die private Gesellschaft „Achema Hidrostotys“ die Bewilligung zur Errichtung einer Kleinwasserkraftanlage, vorausgesetzt die Interessen der Fischökologie werden gewahrt. Hiefür war natürlich ein Fischpass erforderlich. Dieses Laufkraftwerk wurde von einem lokalen Ingenieurbüro (Kaunas Hydroprojektas) geplant. Der Entwurf der FAH und der Modellversuch wurde an der Lithauischen Universität für Landwirtschaft durchgeführt. Die Anlage ging Ende 2002 in Betrieb. Der Fischpass ist ein Betonbauwerk Typ Vertikalschlitzpaß. Im Zuge des Entwurfes wurde versucht, den Einstieg in die FAH möglichst nahe an das Krafthaus bzw. das Unterwasser zu legen, um die Lockströmung zu nutzen. Der Durchfluß der FAH beträgt 1,3 m3/s. des weiteren wurde eine Beobachtungseinrichtung gebaut. Die Kosten für die FAH betrugen etwa 10 % der Gesamtkosten bzw. 300 000 €. Bereits ein Jahr nach Errichtung konnten nach 40 Jahren wieder Fischbestände flussauf der Wehranlage nachgewiesen werden. Die Funktionsweise der FAH wurde von Experten des Institutes für Ökologie, die auch das Beobachtungsprogramm durchführen, bestätigt. Auf moderne Art werden dabei die passierenden Fische gezählt. Dieses Beispiel zeigt eindrucksvoll, dass die Errichtung eines Kleinwasserkraftwerkes dazu beitragen kann, ökologische Verbesserungen zu erreichen, für die bislang keine öffentlichen Gelder zur Verfügung standen.

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5 FA L L BE I S P I E L

B E ISP IE LE

Mehrzweckbassin

SAVIORE DELL’ADAMELLO, ITALIEN Land: Italien Name der Anlage: Wasserkraftwerk Savoire dell’Adamello Installierte Leistung (kW): 1140 Fallhöhe (m): 280 Ausbaudurchfluß (m3/s): 0,5 Jahresarbeitsvermögen (GWh/a): 3,7 Name des Gewässers: Salarno Jahr der Errichtung: 2002

Beschreibung des Systems: Das Wasserkraftwerk Savoire dell’Adamello liegt am Fluß Salarno im Herzen des Adamello Parks in Norditalien (Bezirk Brescia, Lombardei). Um den ökologisch guten Zustand des Flusses in einer derart sensiblen Umgebung zu bewahren (hochalpiner Wildbach in einem Naturpark)

wurde ein hoher Prozentsatz des natürlichen Abflusses als Pflichtwasserdotation festgelegt. Das Becken vor dem Einlauf dient sowohl der Steigerung der Energieproduktion (Spitzenlast) als auch der Erholung, wodurch die Akzeptanz der Anlage wesentlich gesteigert wurde. Das Becken liegt in der Nähe einer alpinen Hütte, die im Sommer von tausenden Wanderern besucht wird. Die Anerkennung der Gäste ist außergewöhnlich hoch. Die Druckrohrleitung vom Einlauf zum Krafthaus ist überwiegend eingegraben, um das Landschaftsbild nicht zu stören. Über einen kurzen Abschnitt war dies zufolge der Steilheit des Geländes nicht möglich und die betonierten Auflager wurden mit lokal vorkommendem Steinmaterial verkleidet

Maßnahmen zum Umweltschutz: Anlage eines 5000 m3 Mehrzweckbeckens in einem Naturpark Tirolerwehr als Einlaufbauwerk zum Schutz des Gewässerkontinuums Verwendung lokalen Steinmaterials zur Bauwerksverkleidung FAH als natürliches Umgehungsgerinne Wassergekühlter Generator zur Lärmreduktion Kontinuierlicher Kontakt zur Umweltbehörde, um beste Umweltlösungen zu erreichen

FAL LB EISP IEL 6

TEDELEC, FRANKREICH Land: Frankreich Name der Anlage: Wasserkraftwerk Tedelec Installierte Leistung (kW): 680 Fallhöhe (m): 3,7 Ausbaudurchfluß (m3/s): 24 Jahresarbeitsvermögen (GWh/a): 4,6 Name des Gewässers: Gave de Pau Jahr der Errichtung: 1981

Maßnahmen zum Umweltschutz: Strikte Kontrolle der Pflichtwasserabgabe durch kontinuierliche Messung Rigorose Kontrolle der Wasserqualität Rechengutbehandlung: Abfall wird aussortiert und der Behandlung zugeführt Anwendung verschiedener Maßnahmen zur Lärmreduktion Andere: Fischpaß, Pflichtwasserabgabe, Gewässerrenaturierung, Kompromisslösungen mit anderen Nutzugsinteressen: Bootspaß, Umweltmanagementsystem

Beschreibung des Systems: Ausleitungskraftwerk Niederdruck Steinbrockendamm Länge 110 m, mittlere Höhe 0,8 m Zulaufkanal: 200 x 17 x 3 m Unterwasser: 10 m Turbinen: einfach regulierte Kaplan, Ø 2,4 m, 140/min Quelle: GPAE

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FA L L BE I S P I E L 7

TROISTORRENTS, SCHWEIZ Land: Schweiz Name der Anlage: Wasserkraftwerk Troitorrents Installierte Leistung (kW): 75 Fallhöhe (m): 242,3 Ausbaudurchfluß (l/s): 35 Jahresarbeitsvermögen (kWh/a): 230.000 Jahr der Errichtung: 1999

Beschreibung des Systems: Die Wasserkraftmaschine, eine eindüsige Peltonturbine, installiert im Trinkwasserversorgungssystem von Troitorrents, nutzt die Fallhöhe zwischen Ein-

laufkammer und Speicherbecken als Druckminderungseinrichtung. Die Ausstattung wurde von einem kleinen Unternehmen mit 35 Angestellten gefertigt, das nur 40 km vom Standort entfernt liegt. Die Erzeugung dieser vollautomatischen Anlage wird in das lokale Versorgungsnetz eingespeist. Hinsichtlich der Trinkwasserqualität wurden strikte Anforderungen erfüllt, um jede Gefährdung auszuschließen.

Maßnahmen zum Umweltschutz: Da die Anlage in einem bestehenden baulichen System errichtet wurde, gab es keine zusätzlichen Umwelteinflüsse. Fischaufstiegshilfe war keine erforderlich. Es wurden besondere Anstrengungen unternommen, um das Krafthaus in die Landschaft einzubinden, das in einem landwirtschaftlichen Gebiet liegt. Von außen unterscheidet sich das Krafthaus nicht von ortstypischen anderen Gebäuden. Zufolge der nicht weit entfernten Wohngebäude wurde ein niedriger Lärmpegel gefordert. Nur bei geöffneter Türe war der Generator zu hören. Es muß betont werden, dass nur eine Turbine mit besten Wirkungsgraden und einem in Labortests optimierten hydraulischen Profil derart leise laufen kann. Das Kraftwerk nutzt jene Energie, die bis vor Errichtung desselben in einer Druckminderungsanlage „vernichtet“ wurde. Durch die gegenständliche Anlage ergibt sich praktisch kein zusätzlicher negativer Umwelteinfluß – allerdings werden etwa 110t CO2 Emission durch die Stromproduktion eingespart. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass selbst kleine Anlagen mit nur 75 kW kostengünstig und umweltfreundlich errichtet werden können.

Beispiele

75 kW Kraftwerk. Quelle: MHyLab

19


D

ie vorliegende Broschüre wurde im Rahmen des EU-Projektes: „Thematisches Netzwerk Kleinwasserkraft“ ausgearbeitet. Dieses Thematische Netzwerk wurde von der Europäischen Kommission – Generaldirektion TREN (Transport und Energie) sowie der Schweizer Verwaltung im Rahmen des 5. Rahmenprogrammes für Forschung, technologische Entwicklung und Demonstration gefördert.

Das Thematische Netzwerk Kleinwasserkraft strebt danach, zukünftige Forschungs- und Marktbedürfnisse der Kleinwasserkraft in der EU zu identifizieren, um Hindernisse zu überwinden und den weiteren Ausbau zu unterstützen. Dies betrifft insbesondere die Kosten, die öffentliche Akzeptanz, die Einbindung in Energieversorgungssysteme, die technologische Entwicklung, den Umwelteinfluß und letztlich die Erfüllung der im Weißbuch festgelegten Ziele der Stromproduktion. ESHA, die Europäische Kleinwasserkraftorganisation, ist der europäische Koordinator dieses Projektes, an dem insgesamt zehn Partner beteiligt sind: ADEME (Frankreich), Studio Frosio (Italien), KÖ (Österreich), SERO (Schweden), EPFL-LCH (Schweiz), MHyLAB (Schweiz), SCPTH (Frankreich), ISET (Deutschland), IT Power (Großbritannien), und die Lithauische Wasserkraftorganisation (Lithauen). Die Broschüre wurde von der Arbeitsgruppe Umwelt des thematischen Netzwerkes erarbeitet und von Bernhard Pelikan ins deutsche übersetzt. Die Autoren sind Bernhard Pelikan (KÖ, Österreich) und Luigi Papetti (Studio Frosio, Italien).

ESHA- Europäische Kleinwasserkraftorganisation ESHA ist eine non-profit Organisation und vertritt die Interessen aller am Sektor Kleinwasserkraft Interessierten und Involvierten auf europäischer Ebene. Mit Standort Brüssel spielt ESHA eine aktive Rolle hinsichtlich europäischer politischer Entscheidungen mittels Informationsverbreitung, Organisation und Unterstützung von Seminaren und Konferenzen sowie reichlich Lobby-Arbeit. ESHA ist Gründungsmitglied von EREC – des Europäischen Erneuerbaren Energien Verbandes. ESHA teilt im Haus der erneuerbaren Energie in Brüssel, dem europäisch zentralen politischen Treffpunkt der Erneuerbaren Energie die Ressourcen mit mehreren anderen spezifischen Organisationen, die erneuerbare Energien vertreten.

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