Energie aus Wasser

(1)

Energie aus Wasser

Wasserkraft und Wasserkraftwirtschaft

O. Pirker, Wien 2020

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Coronabedingt wir die VO Energiewasserwirtschadt und Strommarkt im Wintersemester 20/21 als Online-Vorlesung abgehalten.

Dabei ist folgende Vorgehensweise geplant:

Dienstag 6.10.2020 – 12:00 – 13:45

Vorlersung– Übersicht Teil 1 / Zoom Videokonferenz https://bokuvienna.zoom.us/meeting/register/tZ0pfu- orDMqHNGkK9bC77BE5v6VfNB8QfdN

Dienstag 13.10.2020 – 12:00 – 13:45

Vorlesung – Übersicht Teil 2 / Zoom Videokonferenz https://bokuvienna.zoom.us/meeting/register/tZ0pfu- orDMqHNGkK9bC77BE5v6VfNB8QfdN

Bis 24.11.2020 werden laufend die einzelnen Kapitel aktualisiert auf BOKU online in Form kommentierter PPT-Folien verfügbar sein.

Dienstag 24.11.2020 – 12:00 – 13:45

Vorlesung – Zoom Videokonferenz offene Fragen https://bokuvienna.zoom.us/meeting/register/tZ0pfu- orDMqHNGkK9bC77BE5v6VfNB8QfdN

Dienstag 15.12.2020 – 12:00 – 13:45

Vorlesung – Abschußvorlesung / Zoom Videokonferenz / Fragen, offene Themen

https://bokuvienna.zoom.us/meeting/register/tZ0pfu-

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Seite 3

Ziel und Inhalte der Vorlesung:

• Grundlagen und Voraussetzungen der Wasserkrafterzeugung

• Bedeutung der Wasserkraft für Österreich und Europa

• Überblick über das Wasserkraftsystem Österreichs

• Wasserkraftpotentiale (Potentialbegriffe)

• Kraftwerke und Netze – KW-Typen, Netzebenen,…

• Behandlung besonderer wasserwirtschaftlicher Fragestellungen im Zusammenhang mit dem Betrieb von Wasserkraftanlagen

• Vermittlung der Grundbegriffe und Zusammenhänge der nationalen und internationalen (europäischen) Energie- und Elektrizitätswirtschaft sowie umweltrelevanter Themenstellungen

• Aktuelle und zukünftige Herausforderungen für die Wasserkraft (Stromspeicher, Flexibilität, Umsetzung der EU-WRRL,…

• Wirtschaftliche Rahmenbedingungen der Wasserkraft in einem liberalisierten Strommarkt.

• Wie funktioniert der Markt und wie entsteht der Strompreis.

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Politische Agenda – Klimawandel!

Ausbau „Erneuerbare Energie“!

Verkehr, E-Mobility!

Klima- & Energiepolitik;

Umweltpolitik

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Vom Wasserrad zur

modernen Wasserkraftanlage

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➢ Vor rd. 5.000 Jahren, so schätzen Historiker, kam in China und Inien die Wasserkraft bereits zur Anwendung

➢ Vor rd. 3.500 Jahren –Dienten Wasserräder nachweislich der Bewässerung

Ersten Wasserkraftmaschinen waren Wasserschöpfräder, die mittels einer speziellen Konstruktion Wasser aus einem Fluss schöpften, um es über Rohrleitungen auf die Felder zu leiten. In Mesopotamien diente diese Technik zur Feldbewässerung und ist auch aus Indien und China bekannt

➢ Vor rd. 2.000 Jahren –Wasserräder treiben Mühlen an Den Griechen und in weiterer Folge den Römern ist es zu

verdanken, dass sich die Einsatzmöglichkeiten der Wasserräder weiterentwickelten. Im 2. Jahrhundert vor Christus entstand eine Technik, die es ermöglichte, durch die Drehbewegung des

Wasserrads Mühlsteine anzutreiben. Mit den Römern gelangte diese Technik nach Mitteleuropa.

(7)

Seite 7

Erste Nutzung der Kraft des Wassers - Schöpfräder

Auch Schöpfräder haben noch nicht ausgedient!

Vom Wasserrad zur modernen Wasserkraftanlage

(8)

Die Wassermühle

Prinzip Beispiel Entwicklung

(9)

Seite 9

(10)

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Seite 11

Schiffsmühle „Mureck / Stmk)

Schiffsmühlen an der Donau

(12)

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Seite 13

Vom Wasserrad zur modernen Wasserkraftanlage Historische Meilensteine der Wasserkraft

➢ Mittelalter – Daumenwelle ermöglicht Maschinen Im 8. Jahrhundert konnte mit der Erfindung der

sogenannten Daumenwelle die Einsatzmöglichkeiten der Wasserkraft revolutioniert werden. Sie ermöglichte es, die Drehbewegung des Wasserrads in eine Vor- und Rückwärtsbewegung umzuwandeln. Nunmehr konnten unterschiedliche Werkzeuge und Maschinen

mittels Wasserkraft betreiben werden. Während des gesamten

Mittelalters und weit bis ins 19. Jahr-hundert hinein hatten Wasserräder eine herausragende Stellung als Antriebsquellen. Die Wasserkraft wurde zu einem

bedeutenden Standortfaktur für die gewerbliche und frühindustrielle Entwicklung.

➢ 1767 - der englische Bauingenieur John Smeaton stellte das erste Wasserrad aus Gusseisen her, eine wesentliche Voraussetzung für die industrielle Revolution. Die damit verbundene Produktivitätssteigerung führte mit zum wirtschaftlichen Aufschwung und verschaffte der

Wasserkraft bis zum 19. Jahrhundert eine herausragende Stellung.

Ende des 18. Jahrhunderts waren in Europa etwa 500.000 - 600.000 Wassermühlen im Einsatz, die als Antriebquelle für Mühlen und andere Arbeitsmaschinen dienten. Die durchschnittliche Leistung dieser Mühlen betrug zwischen 3 und 5 kW, die größten Anlagen erreichten bis über 40 kW.

(14)

➢ 1826 entwickelte der französische Ingenieur Benoît Fourneyron den Vorläufer einer Francis-Turbine. Damit konnten größere Wassermengen und höhere Gefälle ausgenutzt werden, was zu einer Steigerung der Leistungsfähigkeit im

Vergleich zu Wasserrädern führte.

➢ 1849 die erste Francisturbine wurde vom amerikanischen Ingenieur James B. Francis entwickelt.

➢ 1866 erfand Werner von Siemens den elektro-

dynamischen Generator. Damit wurde die Umwandlung von Wasserkraft in elektrischen Energie möglich.

➢ 1880 entwickelte der amerikanische Ingenieur Lester Pelton die nach ihm benannte Pelton-Turbine.

➢ 1880 wurde das erste Wasserkraftwerk im englischen Northumberland in Betrieb genommen.

(15)

Seite 15

Historische Meilensteine der Wasserkraft

➢ 1880 eine nur kurze Zeit arbeitende Wasserkraftanlage in Steyr (Josef Werndl/Steyr)

➢ 1884 fand die "Electrische-Landes-Industrie-Forst und culturhistorische Ausstellung" in Steyr statt. Werndl ließ

dafür zahlreiche Straßen und Plätze bis zum Ausstellungsort mit Glüh- und Bogenlampen erleuchten.

Neu war, dass die elektrische Energie anderes als bei vorangegangenen Ausstellungen in Wien und Paris, aus Wasserkraft stammte. Werndl baute die ersten leistungs- fähigen Laufkraftwerke und Steyr war damit die erste größere Stadt in Österreich, die mit Strom aus Wasserkraft beleuchtet wurde.

➢ 1886 erste öffentliche elektrische Straßenbeleuchtung in Scheibbs / NÖ.

➢ 1895 wurde an den Niagarfällen in den USA das erste Großkraftwerk (37 MW) der Welt in Betrieb genommen.

Eng verbunden – der Name Nikola Tesla und der Durchbruch der Wechselstromtechnologie.

(16)

Kaplan ein neues Turbinenkonzept. Dieser Turbinentyp ähnelt einer Schiffsschraube mit verstellbaren Schaufeln.

Dadurch, dass je nach Bauform sowohl Leit-, als auch Laufschaufeln der Kaplanturbine verstellbar sind – man spricht dann von einer doppeltregulierten Turbine –

erreichen solche Anlagen sehr hohe Wirkungsgrade, auch bei schwankenden Wassermenge oder Fallhöhen.

Die erste Kaplanturbine der Welt, mit einem Durchmesser von 60 cm, und einer Leistung 26 kW, wurde 1918 in Velm (Niederösterreich) in Betrieb genommen. Diese erste Turbine wurde bis 1955 genutzt. Erst mit der Realisierung einer Kaplan-Turbine von 5,7 m Laufdurchmesser für das schwedische Großkraftwerk Lilla Edet begann aber die eigentliche weltweite Durchbruch.

➢ Auf der Basis dieser grundlegender Erfindungen und deren Weiterentwicklung sowie Innovationen in den Bereichen Bautechnik und Engineering sowie Elektro- Regel- und Leittechnik ist die Wasserkraft heute unangefochten die Nummer 1 unter den erneuerbaren Energieträgern weltweit!

Erfindergeist und Innovation – Triebfeder für die Entwicklung der

Wasserkraft

(17)

Seite 17

(18)

mit

ℎ

_𝑝

= ℎ

_𝐷

+ 𝑧 =

^𝑝

𝜌_{𝑤 ∗𝑔}

+ 𝑧 =

^𝑝^{𝑎𝑏𝑠 −𝑝 𝑎𝑡𝑚}

𝜌_𝑤∗𝑔

+ 𝑧 [m]

(Formel 2)

𝐸_𝑝 potentielle Energie [kWh]

𝑔 Erdbeschleunigung [m/s²]

𝑚 Masse [kg]

ℎ_𝑝 potentielle Energiehöhe [m]

ℎ_𝐷 Druckhöhe [m]

𝑧 geodätische Höhe [m]

𝜌_𝑤 Dichte des Wassers (für T=10°C, 𝜌_𝑤=999,73) [kg/m³]

𝑝 Überdruck [N/m²]

𝑝_𝑎𝑏𝑠 absoluter Druck [N/m²]

𝑝_𝑎𝑡𝑚 Atmosphärendruck [N/m²]

(19)

Seite

Energie des fließenden Wassers; kinetische Energie des Wassers:

𝐸

_𝑘

=

¹

3,6∗10⁶

∗ 𝑔 ∗ 𝑚 ∗ ℎ

_𝑘

=

¹

2∗3,6∗10⁶

∗ 𝑚 ∗ 𝛼 ∗ 𝑣

²

[kWh]

(Formel 3)

mit

ℎ

_𝑘

= 𝛼

^𝑣²

2𝑔 (Formel 4

𝐸

_𝑘 kinetische Energie [kWh]

𝑔

Erdbeschleunigung [m/s²]

𝑚

Masse [kg]

ℎ

_𝑘 kinetische Energiehöhe e [m]

𝛼

Coriolis Beiwert, vereinfacht 𝛼 = 1 [-]

𝑣

Geschwindigkeit (vereinfacht, Querschnittsmittel) [m/s²]

(20)

Der in der Formel 5 enthaltene Term (h_p+h_k) ist auch ist in Ver- bindung mit den Gleichungen 2 und 4 auch als Bernoulli- oder Energiegleichung für ideale

Flüssigkeiten bekannt und stellt die Energiehöhe h_E des Wassers über einem Bezugshorizont dar.

Da in der Praxis aber niemals ideale Zustände anzutreffen sind, muss die Gleichung dahingehend erweitert werden, dass diese auch bei reibungsbehafteten Flüssig- keiten anzuwenden ist und damit die Einflüsse von Reibung, Ober- flächenspannungen, Turbulenzen usw. berücksichtigt werden.

mit

ℎ_𝐸 = ℎ_𝑝 + ℎ_𝑘 = ^𝑝

𝜌_𝑤∗𝑔 + 𝑧+ ^𝑣²

2𝑔 (Formel 6)

𝐸 Energie [kWh]

𝐸_𝑝 potentielle Energie [kWh]

𝐸_𝑘 kinetische Energie [kWh]

𝑔 Erdbeschleunigung [m/s²]

𝑚 Masse [kg]

ℎ_𝐸 Energiehöhe e [m]

ℎ_𝑝 Potentielle Energiehöhe e [m]

ℎ_𝑘 kinetische Energiehöhe e [m]

𝜌_𝑤 Dichte des Wassers (für T=10°C, 𝜌_𝑤=999,73) [kg/m³]

𝑝 Überdruck [N/m²]

𝑧 geodätische Höhe [m]

𝑣 Geschwindigkeit (vereinfacht, Querschnittsmittel) [m/s²]

(21)

Seite 21

Wie funktioniert ein Wasserkraftwerk und welche Arten von Wasserkraftwerken gibt es ?

Bausteine eines Wasserkraftwerks

Sperrenbauwerk (für den Aufstau)

Krafthaus

(Maschinenhaus) Triebwasserweg Turbine(n)

Generator(en) Transformator(en)

Elektrische Schaltanlage

(22)

Bausteine eines Wasserkraftwerks (Beispiel – Donaukraftwerk Freudenau)

4 2

Krafthaus Wehranlage

Schiffschleusen (an Wasserstraßen) Fischwanderhilfe (FWH)

3

1

Jahreserzeugung:

1.052.000.000 kWh Entspricht

Jahresstrom für 280.000 Haushalte

(23)

Seite 23

Jahreserzeugung: 76.500.000 kWh Jahresstrom für 21.800 Haushalte

Wie funktioniert ein Wasserkraftwerk und welche Arten (Typen) von Wasserkraftwerken gibt es ?

Bausteine eines Wasserkraftwerk

Beispiel – Salzachkraftwerk Werfen Pfarrwerfen

(24)

Bausteine eines Wasserkraftwerk

Beispiel – (Pump-) Speicherkraftwerk Malta bzw. Kaprun

(25)

Seite 25

Wie funktioniert ein Wasserkraftwerk und welche Arten (Typen) von Wasserkraftwerken gibt es ?

Bausteine eines Wasserkraftwerk

Beispiel (Pump-) Speicherkraftwerk Kaprun

(26)

• TypischeMerkmale

• große Fallhöhen

• geringer Durchfluss

• Francis-Turbinen, Pelton-Laufräder

• kleine Einzugsgebiete, Erweiterung durch Beileitungen

• unabhängig von unregelmäßiger Wasserführung

• Speicherkraftwerke

• Natürlicher Zufluss

• Tages-, Wochen-, Jahresspeicherung

• Pumpspeicherkraftwerke

• Ober- und Unterbecken

• Wasser wird mehrfach genutzt

• Kein natürlicher Zufluss notwendig

Speicherkraftwerke

(27)

Seite 27

Drei Haupttypen von Wasserkraftanlagen

Wasserkraft ≠ Wasserkraft

(28)

Laufkraftwerk / Niederdruckanlage Flusskraftwerk /

Ausleitungskraftwerk

(29)

Seite

05.10.2020 29

Laufkraftwerk / Niederdruckanlage Klassisch – Kaplanturbine

(Kleinwasserkraft auch Sonderformen)

Drei Haupttypen von Wasserkraftanlagen

(30)

1 Laufradflügel, 2 Leitschaufel,

3 Leitradregulierung, 4 Stützschaufel, 5 Turbinenwelle, 6 Generator,

7 Einstiegsschacht

Kaplan – Rohrturbine

(31)

Seite

05.10.2020 31

Drei Haupttypen von Wasserkraftanlagen

Speicherkraftwerk / Pumpspeicherkraftwerk

Hochdruckanlagen

(32)

(33)

Seite 05.10.2020

Francis-Turbine (1849) Pelton-Turbine (1879) Kaplan-Turbine (1913)

Turbinentypen

90%

80%

70%

60%

50%

40%

30%

20%

Wirkungsgrad

1/4 1/2 3/4 1/1

Beaufschlagung

Wasser- rad

33

(34)

(35)

Seite

05.10.2020 35

Position der Wasserkraft innerhalb der Elektrizitätsversorgung (Global)

Coal 37%

Gas 24%

Oil

4% Nuclear

11%

Renewables 24%

Hydro 67,630%

Bioenergy 9,405%

Wind 16,301%

Solar/PV 5,035%

Other RES 1,628%

Weltweite Stromerzeugung nach Energieträgern 2016

Gesamte Stromerzeugung - 24.765 TWh Weltweite Stromerzeugung aus erneuerbaren Energieträgern 2016

Gesamte Stromerzeugung aus RES –6.018 TWh

(36)

(37)

Seite

05.10.2020 37

Position der Wasserkraft innerhalb der Elektrizitätsversorgung (Österreich)

(38)

Sonnblick (3.105 m) Linz (263 m)

0 cm 50 cm 100 cm 150 cm 200 cm 250 cm 300 cm

0 mm 50 mm 100 mm 150 mm 200 mm

Niederschlag Neuschnee

0 cm 50 cm 100 cm 150 cm 200 cm 250 cm 300 cm

0 mm 50 mm 100 mm 150 mm 200 mm

Niederschlag Neuschnee -40 ° C

-30 ° C -20 ° C -10 ° C 0 ° C 10 ° C 20 ° C 30 ° C 40 ° C

-40 °C -30 °C -20 °C -10 °C 0 °C 10 °C 20 °C 30 °C 40 °C

(39)

Seite 05.10.2020

Donau:

1.475 m³/s

• Wasserführung bei Mittelwasser

Donau:

1.930 m³/s

Drau:

280 m³/s

Mur:

144 m³/s Salzach:

104 m³/s

39

Donau: 1.475 m³/s

Donau: 1.930 m³/s

Drau: 280 m³/s

Mur: 144 m³/s Salzach: 104 m³/s

Wasserkraftland Österreich

Wasserführung bei Mittelwasser

(40)

Trinkwasserkraftwerk Kolbnitz

Leistung 0,03 MW

Regelarbeitsvermögen 0,2 GWh

Leistung 328 MW

Regelarbeitsvermögen 1.968 GWh

Speicherkraftwerk Malta Hauptstufe

Leistung 730 MW

Regelarbeitsvermögen 715 GWh Donau: 1.475 m³/s

Donau: 1.930 m³/s

Drau: 280 m³/s

Mur: 144 m³/s Salzach: 104 m³/s

Großglockner 3.780 m ü. A.

Wien 156 m ü. A.

Piz Buin 3.312 m ü. A.

Bodensee 395 m ü. A.

(41)

Seite 05.10.2020

Wasserkraftausbau in Österreich

41

▪ Nach 1945: Wiederaufbau – Haupterschließungszeit der Wasserkraft in Österreich

▪ 60er - 70er Jahre: Hochblüte des Wasserkraftausbaues

▪ 80er Jahre: Genehmigungsverfahren schwieriger

▪ 90er Jahre: Umweltschutz- und Ökologiebewegungen

▪ Ende der 90er Jahre: Liberalisierung –VorläufigesEnde der Erschließung

(42)

(43)

Seite 05.10.2020

Laufkraftwerk Ybbs-Persenbeug: 236 MW, 1.336 GWh, versorgt 334.000 Haushalte

(44)

(45)

Seite 05.10.2020

Pumpspeicherkraftwerk Limberg II: 480 MW Turbinenleistung, 480 MW Pumpleistung

(46)

• geringe Fallhöhen

• hoher Durchfluss

• vorwiegend Kaplanturbinen

Flusskraftwerke Ausleitungskraftwerke

Laufkraftwerk Ybbs/Persenbeug Ausleitungskraftwerk Rosegg/St. Jakob

(47)

Seite

2 4

Krafthaus Wehranlage

Schiffschleusen (an Wasserstraßen) Fischwanderhilfe (FWH)

3

Laufkraftwerk am Beispiel Freudenau

47

1

1 2 3 4

05.10.2020

(48)

• Mittelwasserführung (MQ) bei Wien 1.900 m³/s

• Ausbaudurchfluss (Q_A) 3.000 m³/s

• Fallhöhe 6,8 m bei MQ

• Einzugsgebiet 100.700 km²

(49)

Seite 05.10.2020

Laufkraftwerk Werfen/Pfarrwerfen

Daten

Type Laufkraftwerk

Engpassleistung 16 MW Nenndurchfluss 200 m³/s

Turbinen 2 Kaplanturbinen Regelarbeitsvermögen 76,5 GWh

Bauzeit 2006-2009

49

(50)

(51)

Seite 05.10.2020

Krafthaus bei Normalbetrieb und Hochwasser

Notwendige Fallhöhe vorhanden, Turbine erzeugt Strom

Zu geringe Fallhöhe, Turbine muss abgestellt werden

51

(52)

• Beispiel KW Freudenau (2007)

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000

39080 39110,5 39141 39171,5 39202 39232,5 39263 39293,5 39324 39354,5 39385 39415,5 39446 39476,5

m³/s

Zeit

00 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

39080 39110,5 39141 39171,5 39202 39232,5 39263 39293,5 39324 39354,5 39385 39415,5 39446 39476,5

MW

Zeit Freudenau Elektr. Leistung 2007

Elektrische Leistung (MW)Durchfluss Wien = KW + Donau- kanal + Neue Donau (m³/s)

(53)

Seite 05.10.2020

Zusammenhang Leistung – Durchfluss

Laufkraftwerk Freudenau – Messwerte 2007

0 MW 50 MW 100 MW 150 MW 200 MW

0 m³/s 2.000 m³/s 4.000 m³/s 6.000 m³/s 8.000 m³/s

Tagesmesswerte des Jahres 2007 Grenzkurve (Maximale Leistung bei optimaler Maschinenverfügbarkeit)

53

(54)

• große Fallhöhen

• geringer Durchfluss

• Francis-Turbinen, Pelton-Laufräder

• kleine Einzugsgebiete, Erweiterung durch Beileitungen

• unabhängig von unregelmäßiger Wasserführung

• Speicherkraftwerke

• Natürlicher Zufluss

• Tages-, Wochen-, Jahresspeicherung

• Pumpspeicherkraftwerke

• Ober- und Unterbecken

• Wasser wird mehrfach genutzt

• Kein natürlicher Zufluss notwendig

(55)

Seite

Speicherkraftwerke am Beispiel Kaprun

55

Speicher mit Sperre Triebwasserwege

Bachfassungen, Beileitungen Krafthaus

1

2

4 3

3

3 1

2 3 4

1

4 2

1

4

05.10.2020

(56)

Speicher mit Sperre Triebwasserwege

Bachfassungen, Beileitungen Kavernenkrafthaus

1

2

4 3

3

3 1

2 3 4

1

4 2

1 3

3 1

4 2

1

4

1 2

(57)

Seite 05.10.2020

Einzugsgebiet Zillertal

• Kraftwerk Mayrhofen

• 61 km² direkt in den Speicher

• 392,6 km² mit Beileitungen

• Fallhöhe 470 m

57

(58)

(59)

Seite 05.10.2020

Sperren / Dämme

Sperre Schlegeis: Kronenlänge 725 m, Betonkubatur 980.000 m³ Damm Eberlaste: Kronenlänge 480 m, Kubatur 800.000 m³

59

(60)

(61)

Seite 05.10.2020

Speicherkraftwerke

• Pumpspeicherkraftwerk mit Francis-Turbine, Wandler und Pumpe

61

(62)

Technische Beschreibung

Kraftwerk Häusling ist ein Pumpspeicherkraftwerk und in der Ortschaft Brandberg in der Gemeinde Mayrhofen in Tirol gelegen. Es wurde von 1974 bis 1987 erbaut.

Das Krafthaus Häusling wurde mit seiner Längsseite in den steil abfallenden Felshang hineingebaut. Die größte Höhe des Krafthauses beträgt fast 64 m. Das rund 40 m tiefe Schachtbauwerk besteht aus einem freistehenden Stahlbeton-Zylinder mit einem Außendurchmesser von 32,8 m. Im Krafthaus sind 2

Maschinensätze mit vertikaler Welle (Gesamthöhe rund 40 m) und einer Engpassleistung von zusammen 360.000 kW installiert, die aus je einem Motorgenerator, einer Francis-Turbine sowie einer 2-stufigen, 1- flutigen Pumpe und einem hydraulischen Wandler bestehen. Der erzeugte Strom wird über eine SF6- gasisolierte 220-kV-Innenraumschaltanlage und über die 220-kV-Freileitung zur Freiluftschaltanlage Mayrhofen übertragen.

.

(63)

Seite 05.10.2020

Speicherkraftwerke

• Kavernenkraftwerk Limberg 2 mit Pumpturbinen

63

(64)

• Privatisierung

• Strommarktliberalisierung

• Elektrizitätsbinnenmarktrichtlinien

• RES - Richtlinie

• Klima und Energiepaket 20/20/20 Ziele

• 20 % mehr Energieeffizienz

• 20 % Erneuerbare Energien

• 20 % CO₂ Reduktion

• EU-Emissionshandelssystems

• Roadmap 2050

• Übergeordnete energiepolitische Ziele

• Energieunabhängigkeit

• Versorgungssicherheit

• Umsetzung in nat. Energiepolitik

• Nationale Gesetzgebung (z.B. Elwog)

• Energiestrategie Österreich

• Wasserrahmenrichtlinie

Forderung des „guten ökologischen Zustands“ und „guten ökologischen Potentials“ in Gewässern

• WRG, NGP, QZVO, … internationale Übereinkommen (z.B.: ICPDR)

• Fauna-Flora-Habitat-Richtlinie

Erhaltung der natürlichen Lebensräume sowie der wildlebenden Tiere und Pflanzen

• Vogelschutzrichtlinie

Erhaltung sämtlicher wild lebenden

Vogelarten in den europäischen Gebieten

• Natura 2000 - Gebietsmanagement

• Alpenkonvention

Schutz und die nachhaltige Entwicklung der Alpen

(65)

Seite

Klima und Energiepolitik der EU

• Klima und Energiepaket (2009/28/EG)

• Im Dezember 2008 im EU Parlament beschlossen.

• Im Juni 2009 nach der Veröffentlichung im Amtsblatt der Europäischen Kommission in Kraft getreten.

• Umsetzung in den Mitgliedsstaaten

Senkung der Treibhausgasemissionen um 20% im Vergleich zu 2005 durch Emissionshandel und Emissionsvermeidung.

Steigerung des Einsatzes erneuerbarer Energien auf 20% gemessen am Bruttoinlandsverbrauch auf Primärenergieebene

Steigerung der Effizienz beim Energieeinsatz um 20%

im Vergleich zu einem „Business as usual Szenario“ [http://ec.europe.eu]

• Roadmap 2050 – Low carbon economy

05.10.2020 65

(66)

Europäische Energiepolitik

• Building the Energy Union

Die Energieunion soll dazu beitragen, EU-Bürgern und Unternehmen sichere, erschwinglicher und subere Energie bereitzustellen

• Clean Energy for All Europeans

(Secure, competitive, and sustainable energy)

Maßnahmenpaket mit dem Ziel, einen stabilen Rechtsrahmen zu schaffen, der notwendig ist, um die Umstellung auf saubere Energie zu erleichtern

und damit einen wichtigen Schritt auf dem Weg zur Schaffung der Energieunion.

Das sogenannte Winterpaket soll die europäische Klima- und Energiepolitik im nächsten Jahrzehnt

voranbringen und die EU in die Lage versetzen, ihre Ziele für Klimaschutz und Energie bis 2030 zu erreichen.

Das mehr als 1.000 Seiten starke Paket enthält Maßnahmen zur weiteren Entwicklung des europäischen

(80)

• Ziel: Schaffung eines Ordnungsrahmens für Maßnahmen der Gemeinschaft für eine gemeinsame Wasserpolitik (2000/60/EG)

• Schutz aller Gewässer

• Flüsse

• Seen

• Küstengewässer

• Grundwasser

• Bis 2015 für alle Gewässer (+ 2 x 6 Jahre Verlängerung)

• „guter ökologischer Zustand“ bzw. das „gute ökologische Potential“

(81)

Seite

→ Neue Sichtweise stellt Gewässer als ökologischer Lebensraum europaweit in den Vordergrund

• Verbesserungsgebot (Zielerreichung) bzw. Verschlechterungsverbot

• RL auf der Basis von Bewirtschaftungsplänen für Flusseinzugsgebiete

• Donau, Rhein, Elbe

• Gewässersystembezogen

• über politische Grenzen hinaus

• grenzüberschreitende Zusammenarbeit ist notwendig

• Öffentlichkeitsbeteiligung

• Kategorie der „erheblich veränderten Wasserkörper“ (HMWB)

EU - Wasserrahmenrichtlinie - Eckdaten und Ziele

05.10.2020 81

(82)

Exkurs: Heavily modified waterbodies (HMWB)

• Im Fall von hydromorphologischen Belastungen

• Wenn Herstellung des guten Zustandes signifikant negative Auswirkung auf

• Umwelt

• Schifffahrt

• Stromerzeugung

• Hochwasserschutz

• Trinkwasserversorgung, ……hat.

• Wenn Alternativen die bessere Umweltoption sind

• da technisch nicht machbar

• da unverhältnismäßig hohe Kosten

→ Ziel: gutes ökologisches Potential

(83)

Seite

Brüssel:

Flußgebietseinheit Behörden

Ziele WRG

Novelle

Grundlagen für die Planungsperiode 2015 / 2021 / 2027

Öffentlichkeit Öffentlichkeit Öffentlichkeit

2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

Ziele Interkalibration

1.Nationaler Gewässer Bewirtschaftungsplan inkl. Maßnahmenprogramm Abweichungs-

Analyse Ist-Analyse

Schutzgebiete

Monitoring WRRL aufgestellt

Monitoring Monitoring

2015 (2021, 2027)

Umsetzung der Maßnahmen

EU - Wasserrahmenrichtlinie - Eckdaten und Ziele

Umsetzungsplan

05.10.2020 83

(84)

inkl. Maßnahmenprogramm Ergebnisse - Risikoanalyse

Fließgewässer E > 10km²

(Stand 2007/BMLFuW)

(85)

Seite 05.10.2020

• Grundsätzlich ist bis 2015 der „gute Zustand“

bzw. „das gute Potential“ zu erreichen, aber:

• Fristen können bis 2027 verlängert werden, wenn die Verbesserung technisch nur in Schritten

möglich ist - über 2015 hinaus, die Kosten unverhältnismäßig hoch sind, oder die

natürlichen Gegebenheiten eine Zielerreichung bis 2015 nicht zulassen

• Erste Schritte im Bereich Durchgängigkeit,

Abflussverhältnisse, Gewässerstruktur, Schutz ökologisch wertvoller Gewässerstrecken unter zusätzlicher Nutzung der Wasserkraft für

Stromerzeugung gesetzt.

EU - Wasserrahmenrichtlinie - Eckdaten und Ziele

Sanierung – stufenweise Zielerreichung

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• Größere Fließgewässer + Mündungsbereiche Zubringer

→ Lebensraum der Mittelstreckenwanderfische Nase, Barbe, Huchen

• Weitere Gewässerabschnitte mit hoher ökologischer Wertigkeit

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Seite 05.10.2020

Maßnahmen zur Herstellung der Durchgängigkeit bzw.

Vernetzung von Lebensraum im prioritären Sanierungsraum und schrittweise Sanierung Restwasser

• Fischaufstiegshilfen → einige hundert Anlagen in AT

• Schrittweise Restwassersanierung -> ca. 100 Anlagen in AT

• Ausreichend Restwasser in Ausleitungsstrecken für

• Fischdurchgängigkeit im 1. Plan

• Erreichung guter Zustand/Potential im 2. Plan

• Drohpotential: Verlust von 1.800 GWh aus heimischer erneuerbarer Erzeugung

EU - Wasserrahmenrichtlinie - Eckdaten und Ziele

Sanierungsprioritäten bis 2015 – Hydromorphologie I

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Maßnahmen betreffend Schwall und Sunk

• Bis 2015 kein Eingriff in Betriebsweise, da

erhebliche Auswirkung auf Spitzenstromerzeugung bzw. Regel- und Reserveleistung

• Bis 2015 im Wesentlichen weitere Planungs- und Forschungsarbeiten über Kosten und Wirksamkeit von Maßnahmen

• In Einzelfällen Lösung des Problems durch neue Projekte (win-win-Situation)

• Hohes Gefährdungspotential hinsichtlich

energiewirtschaftlicher und volkswirtschaftlicher Auswirkungen aufgrund eingeschränkter

Betriebsweise