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Welche technischen Energiebegriffe gibt es? |
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Primärenergie ist die vom Menschen nicht beeinflusste, ursprüngliche Art der
Energie. Primärenergieträger sind beispielsweise Wasserkraft, Kohle, Erdöl,
Erdgas, Kernbrennstoffe, die elektromagnetische Wellenstrahlung der Sonne,
Erdwärme oder Wind.
Sekundärenergie nennt man die nach einer Energieumwandlung aus Primärenergie
entstandenen Energieformen. Sekundärenergieträger sind Heizöl, Benzin, Koks
(aus Steinkohle entstanden), Briketts (aus Braunkohle entstanden) und
selbstverständlich Strom.
Ein Teil dieser Sekundärenergieträger wird
nicht weiter in andere Energieformen umgewandelt. Er wird als Chemierohstoff für Kunststoffe,
Farben, Arzneimittel und dergleichen eingesetzt.
Endenergie ist diejenige Energieform, die der Verbraucher erwirbt. Sie besteht
zum größten Teil aus Sekundärenergieträgern, aber auch aus Primärenergieträgern
wie Kohle und Erdgas.
Nutzenergie ist die Energieform, die der Verbraucher haben will. Als Beispiele
seien Licht, Wärme und mechanische Energie zum Antrieb von Maschinen genannt.
Nach dem Energieerhaltungssatz kann Energie
nicht verloren gehen, sondern nur von einer Form in eine andere umgewandelt
werden. Dennoch spricht man technisch von Energieverlusten, da auf dem Weg von
der Primär- zur Nutzenergie ein Teil der Energie „verloren" geht. Einerseits
kann der Energieinhalt nicht voll genutzt werden - eine Glühlampe wandelt nur
einen Teil der elektrischen Energie in Licht, den weitaus größeren Teil in
Wärmeenergie um -, andererseits muss Energie für die Umwandlung und den
Transport aufgewendet werden. Der Prozentsatz, zu dem die zugeführte
Energieform in die gewünschte Energieform umgewandelt wird, heißt Wirkungsgrad.
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Welche Abflussbegriffe gibt es? |
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Zufluss,
Abfluss, Durchfluss (Q): Der Zufluss, Abfluss oder
Durchfluss ist der durch einen Querschnitt fließende Wasserstrom
Mittelwasser
(MQ): Das Mittelwasser ist der arithmetische Mittelwert
aller Wasserströme in einer bestimmten anzugebenden Zeitspanne. Die Angabe
erfolgt in m³/sec (MQ) oder in m³/sec/km² (Mq)
Niedrigwasser
(NQT): Das Niedrigwasser ist der niedrigste Abflusswert
(Tagesmittel) in einer anzugebenden Zeitspanne.
MJNQT: Der Begriff MJNQT meint das arithmetische Mittel der
Jahresniederstwerte des Durchflusses (auf Basis von Tagesmittel) im
betrachteten Zeitraum. Dieser Zeitraum sollte mindestens 10 Jahre umfassen.
Q347: Als Q347 bezeichnet man den Abfluss eines Gewässers an einer
bestimmten Stelle, welcher an 347 Tagen im Jahr erreicht oder überschritten
wird, gemittelt über 10 Jahre. Streng genommen kann Q347 also nur an Orten, an
denen mindestens eine 10-jährige Abfluss-Messreihe existiert, bestimmt werden.
Niedrigstwasser
(NNQ): Der Begriff NNQ meint den niedrigsten jemals
gemessenen Wert.
Hochwasser
(HQ): Das Hochwasser ist der größte Wasserstrom
(Momentanwert) in einer bestimmten anzugebenden Zeitspanne.
n-jährliches
Hochwasser (HQn): Das n-jährliche
Hochwasser ist das Hochwasser, das in einer langen Reihe von Jahren im Mittel
alle n-Jahre einmal erreicht oder überschritten wird. Gebräuchliche Begriffe
sind HQ10, HQ30 sowie HQ100.
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WELCHE LEISTUNGSBEGRIFFE GIBT ES? |
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Man kann eine
Vielzahl elektrizitätswirtschaftlicher Leistungsbegriffe unterscheiden. Für
Wasserkraftanlagen sind folgende Leistungsbegriffe die wichtigsten:
Nennleistung (PN): Als Nennleistung wird die vom Hersteller angegebene
("genannte") Leistung eines Gerätes oder einer Anlage
(Turbinen, Generator,
Wärmekraftmaschine) bezeichnet, die diese
aufnehmen oder abgeben können. Die Nennleistung eines Maschinensatzes ist
gleich der Nennleistung des leistungsschwächsten Teils des Maschinensatzes.
Normalerweise wird der Begriff der Nennleistung bei Wasserkraftwerken nur für
einzelne Maschinen und Maschinensätze verwendet.
Ausbauleistung (PA): Die Ausbauleistung eines
Laufwasserkraftwerks ist die mit dem Ausbaudurchfluss bei der
Kraftwerks-Ausbaufallhöhe erzielbare Leistung. Bei Speicher- und
Pumpspeicherwerken wird eine Ausbauleistung nicht definiert.
Engpassleistung (PM): Unter Engpassleistung versteht man in der Elektrizitätswirtschaft die maximale Dauerleistung,
die ein Elektrizitätswerk unter Normalbedingungen
abgeben kann. Sie wird durch den schwächsten Anlagenteil (Engpass) begrenzt.
Die Brutto-Engpassleistung ist die insgesamt erbrachte Leistung, von der nach
Abzug des für den Betrieb des Kraftwerks nötigen Eigenbedarfs die
Netto-Engpassleistung zur Verfügung steht. Bei Laufwasserkraftwerken ist
die Engpassleistung vielfach die Ausbauleistung. Bei Speicher- und Pumpspeicherkraftwerken
ist sie die höchste ausfahrbare Leistung bei maximaler Fallhöhe.
Installierte Leistung: Die Installierte Leistung ist ein Begriff aus der Elektrizitätswirtschaft. Sie kennzeichnet die
maximale elektrische Leistung der in einem Elektrizitätswerk installierten Generatoren
bzw. die in einem Land
oder einem Staat
installierte Gesamtleistung aller Elektrizitätswerke. Sie wird in MW
(Megawatt) oder GW (Gigawatt) angegeben.
Nur bei den in Grundlast
laufenden Kraftwerken kann aus der installierten Leistung auf die energetische
Jahresabgabe ins Netz (in GWh angegeben) geschlossen werden. Dabei müssen bei Wärmekraftwerken
die anfallenden Eigenbedarfe in Höhe von 5 – 10 % und die
Ausfälle durch Revisionen
in Höhe von 10 – 15 % berücksichtigt werden. Bei den in Grundlast laufenden Laufwasserkraftwerken müssen die Verluste durch
wetterbedingte Niedrigwasserstände, Revisionsarbeiten oder Eisgang
eingerechnet werden.
Bei Wasserkraftwerken,
die auf die Deckung von Spitzenlast ausgelegt sind, können aus der
installierten Leistung keine Rückschlüsse auf die Dauerausbeute gezogen werden;
manche davon können aufgrund des geringen Wasserzuflusses pro Tag nur einige
Minuten betrieben werden. Andere könnten zwar technisch wesentlich mehr zur
Grundlast beitragen, werden aber nur für die Spitzenlasten benötigt und
zugeschaltet. Pumpspeicherkraftwerke verbrauchen sogar
elektrische Leistung, um für den Spitzenbedarf „aufgeladen“ zu werden.
Gesicherte Leistung (PC):
- Die gesicherte Leistung (PC)
eines Laufwasserkraftwerks ist diejenige Leistung, die an 330 Tagen
des Regeljahres überschritten wird.
- Die gesicherte Leistung eines mit
Kurzzeitspeicher (Tages- oder Wochenspeicher) ausgestatteten
Wasserkraftwerks ergibt sich durch seine Leistungsverlagerungsfähigkeit.
Als gesicherte Leistung gilt deshalb jene Tageshöchstleistung, die an 330
Tagen des Regeljahres überschritten wird.
- Die gesicherte Leistung eines Speicherkraftwerks
(Saison- oder Jahresspeicher) ist die höchste Leistung, die das
Speicherkraftwerk bei einem Betriebsinhalt von 10 % des Betriebsraums
ausfahren kann.
- Die gesicherte Leistung eines Pumpspeicherkraftwerks
ist die mittlere Leistung.
Betriebsleistung (PB): Die Betriebsleistung (Momentanwert, Zeitangabe erforderlich) ist
die tatsächlich gefahrene Leistung.
Verfügbare Leistung (PV):
- Die verfügbare Leistung
(Momentanwert, Zeitangabe erforderlich) eines Laufwasserkraftwerks
ist die aufgrund des technischen Zustands der Anlage und der wasserwirtschaftlichen
Einflüsse erreichbare Leistung.
- Die verfügbare Leistung eines Speicher-
oder Pumpspeicherkraftwerks ist die zum jeweiligen Zeitpunkt aufgrund
des Zustands der Anlage und der Fallhöhe erreichbare Leistung. Für eine
längere Zeitspanne ist für die verfügbare Leistung (Mittelwert über diese
Spanne) die mittlere Fallhöhe zugrunde zu legen.
Bereitschaftsleistung (PR): Die Bereitschaftsleistung (Momentanwert, Zeitangabe erforderlich)
ist die Differenz aus der verfügbaren Leistung und der Betriebsleistung.
Hydraulisch verfügbare Leistung (PVH):
- Die hydraulisch verfügbare Leistung
eines Laufwasserkraftwerks ist die zu einem bestimmten Zeitpunkt
unter den jeweiligen Bedingungen von Zufluss und Fallhöhe erreichbare
Leistung ohne Berücksichtigung von technischen Nicht-Verfügbarkeiten.
- Die hydraulisch verfügbare Leistung
eines Speicher- oder Pumpspeicherkraftwerks ist die zu einem
bestimmten Zeitpunkt bei der jeweiligen Fallhöhe erreichbare Leistung ohne
Berücksichtigung von technischen Nicht-Verfügbarkeiten.
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WELCHE ARTEN VON WASSERKRAFTWERKEN GIBT ES? |
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Wasserkraftanlagen
lassen sich nach drei Kriterien unterscheiden – nach der Betriebsweise, dem Anlagenkonzept
oder dem Verhältnis von Ausbaudurchfluss QA zur genutzten Fallhöhe.
Betriebswirtschaftlich
unterscheidet man:
- Laufkraftwerke: Sie nützen das
Wasser „dargebotsmäßig“ aus, d. h. sie folgen der im Jahresablauf schwankenden
Wasserführung.
- Speicherkraftwerke: Sie sammeln den
unregelmäßigen Zufluss eines Tages, einer Woche oder eines Jahres in einem
Speicherbecken. Von dort aus wird das Betriebswasser je nach Erfordernis
„bedarfsabhängig“ an die Turbinen geleitet. Je nach Größe und
Betriebsfunktion eines Speicherbeckens spricht man von einem
Kurzzeitspeicher (Tages-, Wochenspeicher) oder einem Langzeitspeicher
(Jahres-, Saison, in Österreich meist Winterspeicher).
Nach dem Anlagenkonzept
unterscheidet man:
- Staukraftwerke: Bei ihnen wird
durch eine Stauwehr im Bach oder Fluss der Oberwasserspiegel künstlich
angehoben, um die nötige Fallhöhe herzustellen. Das Krafthaus liegt
unmittelbar neben der Stauwehr.
- Ausleistungskraftwerke: Bei ihnen
wird das Betriebswasser mithilfe einer Wehranlage oder ohne einer solchen
entnommen. Ein seitlicher Triebwasserkanal, ein Stollen, eine Rohrleitung
oder einer Kombination dieser Wasserwegsarten leitet das Wasser zum Krafthaus.
In der Gewässerstrecke zwischen der Wasserfassung und der Wasserrückgabe
hinter dem Krafthaus, der so genannten „Entnahmestrecke“, wird dabei der
natürliche Abfluss um das Betriebswasser vermindert.
Nach dem
Verhältnis von Ausbaudurchfluss QA
zur genutzten Fallhöhe unterscheidet man:
- Niederdruckanlagen: Sie arbeiten
mit großen Wassermengen und kleiner Fallhöhe (bis etwa 10 Meter).
- Mitteldruckanlagen: Sie verfügen
über Fallhöhen von etwa 10 bis 100 Meter, die einen mittleren Wasserzufluss nutzen.
- Hochdruckanlagen: Dank größerer
Fallhöhe (über 100 Meter) bewirkt bei ihnen auch ein kleinerer Abfluss beträchtliche
Leistungen.
Die Grenzwerte
für die Fallhöhe sind dabei als ungefähre Richtwerte zu verstehen. So gilt eine
Anlage mit 0,1 m3/s (100 l/s) schon mit 50 m Fallhöhe als
Hochdruckanlage, während eine Anlage mit QA = 10 m3/s bei
150 m Fallhöhe noch eine Mitteldruckanlage ist.
Schema für die Einteilung von Wasserkraftwerken
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Kraftwerkstyp
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Fallhöhe
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Anlagenverhältnis
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Betriebsart
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Niederdruck
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bis
etwa 10 m
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Stau-KW
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Laufwerk
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Mitteldruck
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etwa
10 - 100 m
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Ausleitungs-KW
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Laufwerk
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Hochdruck
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über
etwa 100 m
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Ausleitungs-KW
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Lauf-
oder Speicherwerk
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Die Tabelle liefert
eine Übersicht über die genannten Einteilungen.
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