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2013 | OriginalPaper | Buchkapitel

8. Stromerzeugung aus Wasserkraft

verfasst von : Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Markus Aufleger, Prof. Dr.-Ing. Franz Joos, Dr.-Ing. Klaus Jorde, Prof. Dr.-Ing. Martin Kaltschmitt, Dipl.-Ing. Kornelia Lippitsch

Erschienen in: Erneuerbare Energien

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

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Zusammenfassung

Eine Wasserkraftanlage dient dazu, die potenzielle und kinetische Energie des Wassers nutzbar zu machen (Abb. 8.1). Die theoretisch nutzbare im Wasser enthaltene Leistung P Wa,th zwischen zwei bestimmten Stellen im Fluss kann dabei unter der Annahme, gleicher Zu- und Abströmgeschwindigkeiten nach Gleichung (8.1) berechnet werden (vgl. Kapitel 2.4.1).
$${P_{Wa,th}} = {\rho _{Wa}} \,g\, {\dot q_{Wa}} ({h_{OW}} - {h_{UW}})$$
(8.1)
Dabei ist ρ Wa die Dichte des Wassers, g die Gravitationskonstante, \(\dot q_{Wa}\) der Durchfluss durch die Wasserkraftanlage. h OW und h UW beschreiben die geodätischen Höhen von Ober- bzw. Unterwasserspiegel.
Aufgrund der physikalisch unvermeidbaren Umwandlungsverluste in der Wasserkraftanlage kann aber nur ein Teil dieser theoretischen Leistung nutzbar gemacht werden. Um dies zu veranschaulichen, wird die Bernoulli-Gleichung (vgl. Kapitel 2.4.1) so umgeformt, dass alle Terme die Einheit einer geometrischen Länge haben und dadurch grafisch darstellbar sind (Abb. 8.1).
Wird beispielsweise die Energiebilanz zwischen zwei Bilanzpunkten – vor und hinter einer Wasserkraftanlage – erstellt, kann die Bernoulli-Gleichung gemäß Gleichung (8.2) geschrieben werden.
$$\frac{{{p_1}}}{{{\rho _{Wa,1}} \, g}} + {h_1} + \frac{{v_{Wa,1}^2}}{{2 g}} = \frac{{{p_2}}}{{{\rho _{Wa,2}}\, g}} + {h_2} + \frac{{v_{Wa,2}^2}}{{2 g}} + \xi \frac{{v_{Wa,2}^2}}{{2 g}} = const.$$
(8.2)
Literatur
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Zurück zum Zitat Bunge, T. et al.: Wasserkraft als erneuerbare Energiequelle – Rechtliche und ökologische Aspekte; UBA Texte 01/01, Berlin (2001) Bunge, T. et al.: Wasserkraft als erneuerbare Energiequelle – Rechtliche und ökologische Aspekte; UBA Texte 01/01, Berlin (2001)
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Zurück zum Zitat Strobl, T. et al.: Ein Beitrag zur Festlegung des Restabflusses bei Ausleitungskraftwerken. Wasserwirtschaft 80(1), 33–39 (1990) Strobl, T. et al.: Ein Beitrag zur Festlegung des Restabflusses bei Ausleitungskraftwerken. Wasserwirtschaft 80(1), 33–39 (1990)
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Zurück zum Zitat Jorde, K.: Ökologisch begründete dynamische Mindestwasserregelungen in Ausleitungsstrecken. Mitteilungen des Instituts für Wasserbau, Universität Stuttgart, Heft 90 (1997) Jorde, K.: Ökologisch begründete dynamische Mindestwasserregelungen in Ausleitungsstrecken. Mitteilungen des Instituts für Wasserbau, Universität Stuttgart, Heft 90 (1997)
[8.19]
Zurück zum Zitat BMU (Hrsg.): Potenzialermittlung für den Ausbau der Wasserkraftnutzung in Deutschland als Grundlage für die Entwicklung einer geeigneten Ausbaustrategie; Ingenieurbüro Floecksmühle, Institut für Strömungsmechanik und hydraulische Strömungsmaschinen der Universität Stuttgart (IHS), Hydrotec Ing.-Ges. für Wasser und Umwelt mbH, Fichtner GmbH & Co. KG, September (2010) BMU (Hrsg.): Potenzialermittlung für den Ausbau der Wasserkraftnutzung in Deutschland als Grundlage für die Entwicklung einer geeigneten Ausbaustrategie; Ingenieurbüro Floecksmühle, Institut für Strömungsmechanik und hydraulische Strömungsmaschinen der Universität Stuttgart (IHS), Hydrotec Ing.-Ges. für Wasser und Umwelt mbH, Fichtner GmbH & Co. KG, September (2010)
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Zurück zum Zitat Bayerisches Staatsministerium des Innern (Hrsg.): Wasserkraftausbau in Bayern. Wasserwirtschaft in Bayern. Bayerisches Staatsministerium des Innern, München (1988) Bayerisches Staatsministerium des Innern (Hrsg.): Wasserkraftausbau in Bayern. Wasserwirtschaft in Bayern. Bayerisches Staatsministerium des Innern, München (1988)
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Zurück zum Zitat Bostel, J. et al.: Möglicher zukünftiger Beitrag regenerativer Energiequellen zur Energieversorgung der Bundesrepublik Deutschland. KFA (Jül-156), Jülich (1982) Bostel, J. et al.: Möglicher zukünftiger Beitrag regenerativer Energiequellen zur Energieversorgung der Bundesrepublik Deutschland. KFA (Jül-156), Jülich (1982)
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Zurück zum Zitat DIW, ISI (Hrsg.): Erneuerbare Energiequellen, Abschätzung des Potentials in der Bundesrepublik Deutschland; DIW und ISI, Berlin und Karlsruhe (1984) DIW, ISI (Hrsg.): Erneuerbare Energiequellen, Abschätzung des Potentials in der Bundesrepublik Deutschland; DIW und ISI, Berlin und Karlsruhe (1984)
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Zurück zum Zitat Rhode, F.: Nutzung regenerativer Energie. Handbuchreihe erneuerbarer Energie. Bd 13. TÜV Rheinland, Köln (1988) Rhode, F.: Nutzung regenerativer Energie. Handbuchreihe erneuerbarer Energie. Bd 13. TÜV Rheinland, Köln (1988)
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Zurück zum Zitat Enquete-Kommission „Vorsorge zum Schutz Erdatmosphäre“ (Hrsg.): Studienkomplex A 2.3: Wasserkraft. DIW und Institut für Wasserbau, Berlin und Stuttgart (1989) Enquete-Kommission „Vorsorge zum Schutz Erdatmosphäre“ (Hrsg.): Studienkomplex A 2.3: Wasserkraft. DIW und Institut für Wasserbau, Berlin und Stuttgart (1989)
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Zurück zum Zitat Ludewig, M.: Die Wasserkraftpotentiale des Freistaates Sachsen und der anderen neuen Bundesländer; VDI-Kolloquium, Dresden, Juni (1994). Tagungsband Ludewig, M.: Die Wasserkraftpotentiale des Freistaates Sachsen und der anderen neuen Bundesländer; VDI-Kolloquium, Dresden, Juni (1994). Tagungsband
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Zurück zum Zitat BBE (Hrsg.): Strom-Ausbauprognose der Erneuerbare-Energien-Branche, Stromversorgung 2020, Wege in eine moderne Energiewirtschaft. Bundesverband Erneuerbare Energien e.V., Agentur für Erneuerbare Energien, Berlin (2009) BBE (Hrsg.): Strom-Ausbauprognose der Erneuerbare-Energien-Branche, Stromversorgung 2020, Wege in eine moderne Energiewirtschaft. Bundesverband Erneuerbare Energien e.V., Agentur für Erneuerbare Energien, Berlin (2009)
[8.28]
Zurück zum Zitat Wagner, E., Rindelhardt, U.: Stromgewinnung aus regenerativer Wasserkraft – Potenzialanalyse. ew 107(1/2), 25–30 (2008) Wagner, E., Rindelhardt, U.: Stromgewinnung aus regenerativer Wasserkraft – Potenzialanalyse. ew 107(1/2), 25–30 (2008)
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Zurück zum Zitat Bloche, K., Witt, J., Kaltschmitt, M., Janczik, S.: Erneuerbare Energien – Stand 2011 weltweit und in Europa. BWK 64(5), 5–17 (2012) Bloche, K., Witt, J., Kaltschmitt, M., Janczik, S.: Erneuerbare Energien – Stand 2011 weltweit und in Europa. BWK 64(5), 5–17 (2012)
[8.30]
Zurück zum Zitat Lenz, V., Kaltschmitt, M.: Erneuerbare Energien. BWK 64(4), 61–75 (2012) Lenz, V., Kaltschmitt, M.: Erneuerbare Energien. BWK 64(4), 61–75 (2012)
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Stromerzeugung aus Wasserkraft
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Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Markus Aufleger
Prof. Dr.-Ing. Franz Joos
Dr.-Ing. Klaus Jorde
Prof. Dr.-Ing. Martin Kaltschmitt
Dipl.-Ing. Kornelia Lippitsch
Copyright-Jahr
2013
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-642-03249-3_8