Stromerzeugung für eine nachhaltige Welt
Voith Hydro

Stromerzeugung für eine nachhaltige Welt

Wasserkraft wird an Bedeutung gewinnen

    Im „Pariser Klimaabkommen der Vereinten Nationen“ wurde eindeutig festgelegt, dass die globale Erwärmung auf maximal 1,5 °C begrenzt werden muss, um das Risiko eines globalen Klimakollapses zu verringern. Um dieses Ziel zu erreichen, muss die Stromerzeugung auf saubere, erneuerbare Technologien umgestellt werden.

    Der Anteil der Wasserkraft an der weltweiten Stromerzeugung ist mit 16 % höher als bei allen anderen erneuerbaren Energien zusammen. Von diesen produziert sie mit 64 % auch die größte Menge an Strom. Wasserkraft ist eine bewährte, vorhersagbare und preislich wettbewerbsfähige Technologie, die beim Übergang zu erneuerbaren Energien eine wichtige Rolle spielt.

    Auch die Wind- und Solarbranche ist an Wasserkraft und Pumpspeicherung interessiert, um ihre variable Erzeugung zu stabilisieren. Mit der zunehmenden Betreibung von Wasserkraftprojekten und Pumpspeicheranlagen zur Integration variabler Solar- und Windenergie können wir schneller und kostengünstiger zu einer kohlenstoffarmen Wirtschaft übergehen. Die Wasserkraft wird daher auch in Kombination mit anderen Technologien, wie der Wasserstofferzeugung an Bedeutung gewinnen.

    Stromerzeugung für eine nachhaltige Welt
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    Die Wasserkraft ist die weltweit grösste erneuerbare Energiequelle für die Stromerzeugung: Über 16% des weltweit erzeugten Stroms (einschließlich konventionellem Strom) stammt aus ihr.
    Uwe Wehnhardt, CEO Voith Hydro
    Wasserkraft ist heute die weltweit größte Quelle für erneuerbaren Strom. Als Komplettanbieter in der Wasserkraftindustrie unterstützen die Technologien von Voith Hydro die Nachhaltigkeit von Wasserkraftprojekten. Wir sind überzeugt, dass wir durch die Investition in die Nachhaltigkeit, der Zukunft einen Schritt entgegen gehen.
    Uwe Wehnhardt, CEO Voith Hydro

     
     

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    Stromerzeugung für eine nachhaltige Welt

    Zahlen / Daten / Fakten

      Wasserkraft ist die einzige erneuerbare Energie, die Strom in großem Maßstab bereitstellen kann
      Wasserkraft ist die einzige erneuerbare Energie, die Strom in großem Maßstab bereitstellen kann

      Erfahren Sie in einer animierten Grafik mehr über die Effizienz und die Kapazitäten von Wasserkraftwerken, die Energy Payback Ratio von Wasserkraft, die Stromerzeugungskapazität aus erneuerbaren Energiequellen und wieviel CO2 durch die Nutzung von Wasserkraft im Vergleich zur Verbrennung fossiler Brennstoffe vermieden werden konnte.

      Wasserkraft – Zahlen / Daten / Fakten
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      Wasserkraft – eine kohlenstoffarme Technologie

        Wasserkraft – eine kohlenstoffarme Technologie (gCO2e/kWh) Quelle: IPCC / *IHA
        Wasserkraft – eine kohlenstoffarme Technologie (gCO2e/kWh) Quelle: IPCC / *IHA

        • CO2 und Methan sind natürliche Treibhausgase, die in der Erdatmosphäre vorkommen.
        • Jede menschliche Aktivität hat einen Treibhausgas-Fußabdruck - Stauseen und Wasserkraft bilden hierbei keine Ausnahme.
        • Innerhalb des globalen Energiemixes ist die Wasserkraft jedoch eine der geringsten Treibhausgasemittenten.
        • Die große Mehrheit der Stauseen und alle mit einer Leistungsdichte (W/m2) >5 emittieren weniger als 100 g CO2 eq/kWh.

        Voith’s Engagement für Nachhaltigkeit

          Als größte erneuerbare Energiequelle der Welt ist die Wasserkraft Teil der Lösung um dem Klimawandel entgegen zu wirken. So ebnen Wasserkraftprojekte mit schadstofffreien Strom den Weg für eine nachhaltige Zukunft.

          Am 24. September 2021 wurde zum Abschluss des World Hydropower Congress die „San José Declaration on Sustainable Hydropower“ veröffentlicht.
          Sie skizziert den Beitrag der Wasserkraft zur Erreichung der globalen Klima- und Entwicklungsziele und enthält eine Reihe von ehrgeizigen Prinzipien und Empfehlungen für die Zukunft der nachhaltigen Wasserkraft.
          Voith hat als langjähriges Mitglied der International Hydropower Association (IHA) die San José Declaration unterzeichnet und wird den weiteren Prozess aktiv unterstützen, um die verantwortungsvolle Entwicklung der Wasserkraft zu demonstrieren.

          Erfahren Sie mehr über die San José Declaration

          Hydropower Sustainability Governance Committee (HSGC)

            Voith ist zudem im Hydropower Sustainability Governance Committee (HSGC) vertreten, einer Multi-Stakeholder-Gruppe, welche die sogenannten Hydropower Sustainability Tools verwaltet. Mit diesen Instrumenten können wir international gute und beste Praktiken für die nachhaltige Entwicklung der Wasserkraft definieren und die Nachhaltigkeit von Projekten bewerten. Erst kürzlich wurde ein neues Zertifizierungs- und Kennzeichnungssystem für Wasserkraft eingeführt: der Hydropower Sustainability Standard.

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            Erfahren Sie mehr über die Hydropower Sustainability Tools
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            Hybride und symbiotische Konzepte bieten neue Möglichkeiten

              Hybridlösungen - wie Pumpspeicherkraftwerke in Kombination mit Wind- und/oder Solarparks - werden für die Erzeugung und Speicherung von sauberer, erneuerbarer Energie sowie für die Trinkwassergewinnung immer wichtiger.

              Die hybriden und symbiotischen Konzepte könnten mehr Netzstabilität, qualifizierte Arbeitsplätze und Hoffnung auf eine CO2 freie Zukunft bringen.
              Dr. Klaus Krueger, Head of Plant & Products Safety and Innovation, Voith Hydro
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              Wasserstofferzeugung als Schlüsseltechnologie für die Dekarbonisierung & Wasserkraft als Schlüsseltechnologie für die grüne Wasserstoffproduktion

                Zur Erreichung der Klimaziele ist die Dekarbonisierung einer Vielzahl von Bereichen nötig. Bedeutendes Potential ergibt sich dabei vor allem beim Transport sowie in der Industrie. Wasserstoff bietet die Möglichkeit, die damit verbundenen CO2-Emissionen drastisch zu senken.

                Eine Herausforderung ist jedoch die Speicherung von grünem Strom. Auch hier kann Wasserstoff eine Lösung bieten, da erneuerbar produzierter Strom in ihm einen Partner findet, der seine Schwächen ausgleicht; ihn transportierbar, importierbar und somit in allen oben genannten Sektoren, wie Mobilität und Industrie, einsetzbar macht. In der öffentlichen Debatte nimmt diese „Partnerschaft“ vorrangig Bezug auf die Erneuerbaren, die aus den fluktuierenden Erzeugungsarten, der Wind- und Solarenergie, entstammen. Dabei gibt es einen „Hidden Champion“ unter den erneuerbaren Energiequellen, der sich optimal zur Erzeugung grünen Wasserstoffs eignet: die Wasserkraft.

                Grüner Wasserstoff – Elektrolyse mit Strom aus erneuerbaren Energiequellen

                Grüner Wasserstoff – Elektrolyse mit Strom aus erneuerbaren Energiequellen

                Neben der Erzeugung von Elektrizität und der Pumpspeicherung bietet die Wasserkraft auch bedeutendes Potenzial zur Erzeugung von grünem Wasserstoff. Dies liegt unter anderem daran, dass sie einen konkurrenzlos hohen Wirkungsgrad (von über 90 Prozent bei modernen Anlagen) mit einer extrem langen, zuverlässigen Anlagenlebensdauer (von bis zu 40 Jahren bis zur ersten Modernisierung) und niedrigen CO2-Emissionen kombiniert. Vor allem Laufwasserkraftwerke mit teilweise über 6.000 Volllaststunden zu verhältnismäßig niedrigen Kosten bieten die ideale Basis, Elektrolyseanlagen optimal auszulasten.

                Nachhaltige Lösungen von Voith Hydro

                  Minimierung der Auswirkungen auf die Umwelt

                  Alle Formen der Stromerzeugung erfordern eine Abwägung von Vor- und Nachteilen oder Kompromisse. Voith Hydro arbeitet seit mehr als 150 Jahren daran, die Auswirkungen der Wasserkraft auf die Umwelt zu minimieren. Insbesondere die Gewährleistung einer sicheren Fisch-Durchlässigkeit ist seit den 1990er Jahren eines der Ziele von Voith Hydro. In unseren Laboren werden dazu analytische und physikalische Modellierungen durchgeführt. Seit mehr als zwanzig Jahren werden ebenfalls ölfreie Technologien zur Erhaltung der Wasserqualität eingesetzt.

                  Minimum Gap Runner

                  Voith Minimum Gap Runner
                  Turbinen mit verstellbaren Schaufeln wie beispielsweise Kaplan- oder Bulbturbinen haben verstellbare Blattwinkel und weisen Spalte an den inneren und äußeren Blattkanten auf. Diese Spalte können Spaltströme und letztlich Wirbel verursachen. Die infolge dieser Nebenströme eintretenden schnellen Druckänderungen und niedrigen Absolutdrücke sowie die höhere Wassergeschwindigkeit und Scherkräfte sind potenziell gefährlich für die durch die Turbine schwimmenden Fische.

                  Um Schäden an der Fischpopulation zu verhindern, entwickelte Voith im Rahmen des vom US-Energieministerium aufgelegten Programms "Advanced Hydro Power Turbine System (AHTS)" die Minimum Gap Runner-Technologie (MGR).

                  Die MGR-Blätter sind passgenau an eine kugelförmige Nabe und Peripherie angepasst, so dass die Spaltgröße über die gesamte Neigungsbreite hinweg konstant bleibt. Der minimierte Spalt wirkt sich nicht nur positiv auf die Überlebensrate der Fische aus, sondern verbessert auch die Effizienz der Turbine.

                  In den letzten zehn Jahren kam die MGR-Technologie an mehreren großen Axialströmungsanlagen zum Einsatz, darunter dem Wanapum Dam, betrieben vom Public Utility District von Grant County (Washington), dem vom Corps of Engineers der amerikanischen Armee betriebenen Bonneville Dam und den Projekten am Ohio River der American Municipal Power.

                  Mit den MGR-Anlagen überleben nachweislich mehr als 95% der Fischpopulation.  

                  Ölfreie Naben

                  Voith ölfreie Naben
                  Laufradnaben mit verstellbaren Blättern sind in der Regel mit Drucköl gefüllt. Dieses Öl schmiert die Zapfenlager der Laufradblätter und die verschiebbaren Teile des Mechanismus in der Nabe. Um das Risiko austretenden Öls auszuräumen, entwickelt und installiert Voith seit 1985 ölfreie Lösungen.

                  Drucköl wurde durch selbstschmierende Materialien ersetzt. Das verhindert nicht nur die unabsichtliche Abgabe von Schmieröl an die Umwelt, sondern sorgt auch für einfache Wartung, weniger Reibung und gute Laufeigenschaften der Lager, ohne dass größere Servomotoren benötigt werden.

                  Aerating Turbine Technologie

                  Aerating Turbine Technologie
                  Voith ist führender Anbieter von Belüftungslösungen, mit denen die Aufnahme von gelöstem Sauerstoff unterhalb des Wasserkraftwerks erhöht wird. Damit adressieren wir ein häufiges Problem, dem die Betreiber von Wasserkraftwerken ausgesetzt sind: Das Wasser in den Unterläufen vieler Reservoirs enthält zu wenig gelösten Sauerstoff.

                  So genannte Niederdruckbereiche unterhalb des Laufrades können häufig dafür genutzt werden, um während des Betriebs Umgebungsluft in die Turbine zu saugen. Diese als Auto-Venting Turbines bezeichneten Anlagen sind eine besonders wirtschaftliche Mehtode, dem Wasser große Mengen Sauerstoff beizumischen.

                  Es gibt in der Regel drei verschiedene Optionen für die Belüftung durch eine Auto -Venting Turbine: die verteilte, zentrale oder periphere Belüftung. Die Belüftungsleistung wird von der Wechselwirkung zwischen den hereinströmenden Luftblasen und dem Umgebungswasser bestimmt, da diese die Drücke an der Lufteinleitstelle die daraus resultierenden Luftströme sowie die effiziente Aufnahme des gelösten Sauerstoffs und die Turbinenleistung beeinflusst.

                  Bei jedem Projekt fließen standortspezifische Eigenschaften ein, sowie die geplante Konstruktion der Anlage und die gewünschte Betriebsart. Anhand dieser Faktoren werden hausinterne Berechnungen zur Luftblasenmodellierung durchgeführt.  Auf dieser Grundlage bietet Voith den Kunden diejenigen Belüftungslösungen an, die das beste Kosten-Nutzen-Verhältnis bieten: So viel Aufnahme und so wenig Kosten wie möglich.

                  Alden Turbine

                  Alden Turbine
                  Eine der neuesten Verbesserungen im Bereich der Fischfreundlichkeit von Wasserkraftwerken ist das innovative Laufradkonzept des amerikanischen Forschungslabors Alden. Die sogenannte Alden-Turbine dreht sich langsamer und hat nur drei Rotorblätter. Das reduziert die kollisionsbedingte Fischsterblichkeit. Das Konzept wurde von Voith in der Ausführungsplanung weiter optimiert und anschließend im hydraulischen Versuchslabor in York, Pennsylvania, USA, auf den Prüfstand gestellt.

                  Die Form der Rotorblätter verringert die Scherkräfte, Druckschwankungen und Mindestdrücke innerhalb der Wasserführung, damit die Fische besser durch die Turbine hindurchschwimmen können. Je nach Fischart liegt die Überlebensrate erwachsener Tiere zwischen 98 und 100%.

                  Dank der Finanzierung durch das US-Energieministerium, das Electric Power Research Institute (EPRI) und weitere Partner aus der Industrie ist es dem Alden Laboratory in Zusammenarbeit mit Voith gelungen, die Leistungskurven des Turbinenmodells zu verbessern und gleichzeitig die fischfreundlichen Eigenschaften beizubehalten. Ein weiteres Ziel der Entwicklungspartner war es, die Kosten für die Turbine gering zu halten, ohne die erzielte Verbesserung der Fisch-Überlebensrate aufzugeben.

                  Die Vorteile auf einen Blick:

                  • geringere kollisionsbedingte Fischsterblichkeit
                  • Optimierung der Anzahl von Schaufelblättern und Leitschaufeln
                  • Verbesserung des hydraulischen Profils der einzelnen Komponenten
                  • verringerte Rotationsgeschwindigkeit
                  • optimierte Wasserführungsgeometrien, um den Gegebenheiten des Fischaufstiegs Rechnung zu tragen

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                  • Environmentally-friendly turbine design

                    Environmentally-friendly turbine design

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                  Voith weltweit klimaneutral ab 2022

                    Ab dem Jahr 2022 wird keiner der weltweiten Voith Standorte einen CO2-Fußabdruck mehr hinterlassen. Auf diese Weise leistet Voith einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz.

                    Dr. Toralf Haag, Vorsitzender und CEO der Voith Group
                    Als globales Technologieunternehmen betrachten wir den effizienten Einsatz von Ressourcen und Energie an allen Standorten weltweit als Teil unserer unternehmerischen Verantwortung. Indem wir ökonomische Prinzipien mit ökologischem Engagement verbinden, leisten wir nicht nur einen Beitrag zum Klimaschutz, sondern schaffen gleichzeitig einen messbaren Mehrwert für unser Unternehmen.
                    Dr. Toralf Haag, Vorsitzender und CEO der Voith Group

                    Nachhaltigkeitsimpuls vom Voith Hydro Standort in Shanghai

                    Spitzenleistung im Bereich Nachhaltigkeit
                    Spitzenleistung im Bereich Nachhaltigkeit

                    Als Familienunternehmen sehen wir uns einem ökologischen, fairen und langfristig erfolgreichen Wirtschaften in besonderer Weise verpflichtet und wollen einen messbaren Mehrwert zur nachhaltigen Entwicklung des Unternehmens, der Gesellschaft und der Umwelt leisten. Entsprechend hoch ist der Anspruch, den wir an unser Handeln setzen: Voith soll in Nachhaltigkeitsbelangen zum Benchmark werden.

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                      Jürgen Schuol

                      Head of Sustainability

                       

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