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 14 % 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.
Zahlen / Daten / Fakten
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
Wasserkraft – eine kohlenstoffarme Technologie
- 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.
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.
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.
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
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
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
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
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
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
HyCon GoHybrid
Die reduzierte Komplexität des Ölsystems senkt die benötigte Ölmenge im Vergleich zu herkömmlichen Hochdruckaggregaten um bis zu 60 Prozent und im Vergleich zu Niederdruckaggregaten sogar um bis zu mehr als 90 Prozent. Der Regler stellt eine umweltfreundliche Lösung dar. Der HyCon GoHybrid ist ein hochmodernes Konzept, das über die herkömmlichen technischen Spezifikationen hinausgeht.
Unser Beitrag zum Klimaschutz
Voith fördert an seinen globalen Standorten umfassende Maßnahmen zur Reduktion von CO2 (Scope 1 und 2). Der Fokus liegt dabei auf der Steigerung der Energieeffizienz und dem Ausbau von regenerativen Energien. Hinsichtlich Klimaschutz strebt Voith in der Branche Anlagen- und Maschinenbau weltweit eine Vorreiterrolle an.
Nachhaltigkeitsimpuls vom Voith Hydro Standort in Shanghai
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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