Zusätzliche Techniken

Für Rezirkulationssysteme, die relativ geringe Wassermengen verwenden, wurde eine Anzahl zusätzlicher Techniken angewendet. Diese Techniken zielen darauf ab, die Qualität des Kühlwassers zu verbessern. Die Vorbehandlung von Kühlwasser (wie zum Beispiel Ausflockung, Ausfällung, Filtrierung oder Membranentechnologie) kann den Wasserbedarf vermindern, da weniger Abfluten zum Erhalt des gleichen Konzentrationsfaktors erforderlich ist. Wasseraufbereitungen führen jedoch zu Schlamm, der entsorgt werden muss (s. Anlage IV Abfluten).

Der Verdunstungsteich ist eine Technik, die noch auf einigen älteren Betriebsstätten eingesetzt wird und eine weitere Entwicklung durchläuft. Sie kann eingesetzt werden, um Wärmeemissionen in Oberflächengewässer zu

vermindern, indem das Kühlwasser vor dem Einleiten vorgekühlt wird, aber sie könnte in ähnlicher Weise als Kühlturm dienen, der Teil der gesamten Zirkulation ist. In einem Verdunstungsteich wird das Wasser abgekühlt, indem man es über einen großen Einzugsbereich sprüht, damit eine große kühlende Oberfläche erzeugt und danach kann es wieder verwendet werden (Anlage XI). Man sollte auf die mikrobiologischen Risiken aufgrund der Bildung von Aerosolen achten (s. 3.7.3).

Die Verminderung der Anforderung an die Wasservorkommen wird auch versucht durch die Vernetzung der Wasserströme verschiedener industrieller Einheiten auf einem oder mehreren Standorten. Diese Wassereinparmethode kann ganz erfolgreich sein, bedarf jedoch sorgfältiger Überlegung. In einer Untersuchung von Alternativen zur Wassereinsparung für industrielle Standorte ist eine Anzahl wichtiger Überlegungen aufgeführt [tm065, Meier and Fulks, 1990], die man berücksichtigen sollte:

1. Untersuchung der vorhandenen Wasservorkommen und ihrer Chemie;

2. Abschätzung der Mengen dieser Ressourcen und deren Schwankungen;

3. Abschätzung der Verunreinigung und der Aufbereitung der Wasservorkommen;

4. Auswirkung der gegenwärtigen Aufbereitungsprogramme für Wasservorkommen auf die bestehenden Behandlungsmethoden für Kühlwasser;

5. Auswirkung der potentiellen Steigerungen der Leitfähigkeit des wiederaufbereiteten Wassers auf den Prozess, bei dem das Wasser verwendet wird;

6. Optionen für chemische Behandlungsprogramme für Kühlsysteme;

7. Wirtschaftlichkeit von alternativen Wiederverwendungsmethoden.

Die oben aufgeführten Faktoren wirken sich auf die Wahl der Wasserquellen und die Wassermenge aus, die wiederverwendet werden kann. Wasserressorcen vor Ort sind typischerweise Abflutungen von Kühltürmen und Kesseln. Dreistufig behandelte Abwässer von kommunalen Abfallanlagen werden auch verwendet. In allen Fällen ist es wichtig, einen erhöhten Bedarf für ein noch komplexeres Wasserbehandlungsprogramm zu vermeiden, um die Wiederverwendung von Wasser zu ermöglichen (Anlage XI). Die Wiederverwendung der Abflutung von Verdunstungsteichen ist auch möglich bei Anwendungen, die gegenüber dem erhöhten Salzgehalt des Wassers nicht empfindlich sind.

Eine einleitungsfreie Technologie kann angewendet werden, indem man die Abflutung aufbereitet und wiederverwendet. Die Entsorgungskosten für den entstehenden Schlamm müssen im Vergleich zu den Umweltkosten der Aufbereitung und des Einleitens der Abflutung veranschlagt werden (Anlage XI).

3.3.2 Einsaugen von Fischen 3.3.2.1 Umfang des Einsaugens

Bei einem großen Wassereinlauf, wie zum Beispiel für Durchlauf-Wasserkühlungssysteme, ist das Aufprallen und Einsaugen von Fischen ein Thema. Eingesaugte Fische – meistens Fischlarven, die die Siebe am Kühlwassereinlass, die Pumpen und Kondensatoren passieren – werden im Allgemeinen nicht über Stichproben erfasst. Das Einsaugen ist eine lokale Angelegenheit und die Menge der eingesaugten Fische beruht auf einem Komplex von technischen und hydrobiologischen Faktoren, die zu einer standortspezifischen Lösung führen.

Wasser wird in großen Mengen und mit beträchtlicher Geschwindigkeit in Einlasskanäle gezogen. Die Einlasskanäle sind im Allgemeinen mit Schwemmgutfiltern ausgerüstet, um die Wärmetauscher gegen Verstopfung und mechanische Beschädigung zu schützen. Zum Aufprall kommt es, wenn die Fische gegen die Siebe gedrückt werden, die vor den Kondensatoren oder Wärmetauschern eingebaut sind. Eine Menge kleinerer Lebewesen wird mit dem Kühlwasser eingeführt und durch mechanische Beschädigung getötet; man nennt dies Einsaugen.

Daten über die Mengen der Fische, die mit dem Kühlwasser eingeführt oder am Einlass eines Kühlsystems eingefangen wurden, wurden nicht weithin berichtet. Die Ergebnisse von Stichproben über 24 Stunden wurden analysiert im Hinblick auf die Anzahl der Fische, die vom Kühlwasser eines 600 MWe-Kraftwerks in den Niederlanden [KEMA, 1992] auf dem Rhein mit einem Wasserdurchsatz von 22 – 25 m³/s zum Anprall gebracht wurden. Die Ergebnisse zeigen, dass die Anzahl der Fische, die sowohl zwischen den Jahren als auch den Jahreszeiten des gleichen Jahres eingefangen wurden, stark schwankt. Die meisten Fische wurden im Sommer aufgefunden.

Studien an einem 2.000 MW-Binnenkraftwerk am River Trent in England zeigten, dass es mit Abstand zur Mehrheit der Einsaugungen zur oder bald nach der Abenddämmerung und im Sommer kam. Das Kraftwerk hat kein Durchlaufkühlsystem und es wurde kein Nachweis eines bedeutenden Aufpralls gefunden. Dies war auch bei einem Kraftwerk ähnlicher Größe an der Themse der Fall [Carter und Reader, im Druck]. Die Gitter an beiden Kraftwerken haben eine Maschenbreite von rund 9 mm.

Die Forschung an eingesaugten und aufgeprallten Fischen an neun niederländischen Kraftwerken zeigt, dass mehr als 95 % der aufgeprallten Fische 0⁺-Fische waren, geboren im Frühling des gleichen Jahres und weniger als 10 cm lang. Dies wird durch die Ergebnisse am oben erwähnten Kraftwerk am River Trent bestätigt, obwohl die Sterblichkeitsquote 100 % betrug, während es eine zu vernachlässigende Sterblichkeitsquote bei den Fischen im Vergleich zum beobachteten natürlichen Tod gab [Carter und Reader, im Druck].

Es gibt auch zwischen den verschiedenen Kraftwerken Unterschiede in der Anzahl der eingesaugten Fische und den eingesaugten Fischarten. Die Ergebnisse der Stichprobenprogramme an sechs niederländischen Kraftwerken am Rhein, der Meuse und Nebenflüssen dieser Flüsse zeigen einen Unterschied bei den eingesaugten Arten zwischen 12 und 25 Arten und einen Unterschied bei den angeprallten Fischarten in den Kühlwassersieben von zwischen 0,02 und 2,45 Fischen pro 1.000 m³ Kühlwasser im Jahresdurchschnitt [Hadderingh et al., 1983]. Bei Kraftwerken an Seen, an Flussmündungen und an der Meeresküste kann die Anzahl der eingesaugten Fische viel höher sein als bei den Kraftwerken an Flüssen, bis zu 25 Fischen pro 1.000 m³ Kühlwasser [KEMA, 1982].

Tabelle 3.4: Fischeinsaugraten (FER) an Kraftwerken. Jährliche Fänge normiert auf den Kühlwasserdurchsatz [tm164, Travade, 1987] und [tm165, Turnpenny et al, 1985]

Wasser Kraftwerk Strom (MWe) FER

(kg/10⁶ m³)

Sizewell A 480 73

Kingsnorth 2.000 4,4

Dünkirchen 600 19

Nordsee

Gravelines 5.400 48

Dungeness A 410 190

Dungeness B 1.200 40

Paluel 5.200 43

Ärmelkanal

Fawley 2.000 19

Bristol Channel Hinkley B 1.300 24

Flussmündungen Le blayais 3.600 79

Flüsse Loire (St Laurent A) 1.000 1,8

3.3.2.2 Zur Verminderung verwendete Verfahren

Mit unterschiedlichen Ergebnissen wurde eine Reihe von Verfahren in der Industrie entwickelt und verwendet, um die Aufnahme von Fischen aufgrund der hohen Kühlwasseraufnahme zu verhindern. Die optimalen Lösungen und Ergebnisse und die Fähigkeit, den BVT-Anforderungen zu entsprechen, werden durch eine große Vielzahl von biologischen, umweltbezogenen und technischen Faktoren beeinflusst, die auf einer standortspezifischen Basis ausgewertet werden müssen. Deshalb ist ein Vergleich der verschiedenen Verfahren unmöglich.

1. Kühltechnologie

Es erschienen keine Berichte über Änderungen an der Technologie, um das Einsaugen von Fischen zu verhindern. Es ist offensichtlich, dass das Einsaugen von Fischen keine Thema wird, wenn man zu offenen oder geschlossenen Rezirkulations-Kühlsystemen wechselt, was ein kostspieliges Unterfangen ist. Man kann es vielleicht in einer Situation auf der grünen Wiese in Betracht ziehen. Vorrichtungen zur Verhinderung des Einzugs von Fischen kann man z.B. in der Energiewirtschaft und bei Raffinerien finden. Lösungen für die Verhinderung sind:

- Beschallungsgeräte, positiv zum Umleiten (eines Schwarms) von Schuppenfischen, aber nicht für Aale;

- Beleuchtungssysteme mit Unterwasserlampen, positiv zur Umleitung von Aalen;

- Lage, Tiefe und Auslegung des Einlasses;

- Geschwindigkeitsbegrenzungen des Wasserzuflusses (obwohl Daten aus in England durchgeführten Studien erkennen lassen, dass die eingesaugten Fische sich von der Strömung tragen lassen (d.h. sich absichtlich treiben lassen oder sich zerstreuen), selbst wenn sie physisch in der Lage sind, durch Schwimmen der Strömung zu entkommen);

- Maschengröße der Kühlwassersiebe (gegen Schäden am Kühlsystem). Beobachtungen haben gezeigt, dass im gleichen Kraftwerk eine Maschengröße von 5 x 5 mm im Durchschnitt die Zahl der überlebenden, eingesaugten Fische im Kühlwasserauslauf im Vergleich zu einer Maschengröße von 2 x 2 mm verdoppelt, da die durch Aufprall verursachte Sterblichkeit von Fischlarven höher ist als die durch Einsaugen verursachte [KEMA, 1972] und [Hadderigh, 1978].

Die Sterblichkeit von aufgeprallten Fischen kann verringert werden durch ein gutes System, das die Fische von den Kühlwassersieben spült und sie zurück in das Oberflächengewässer wäscht.