Hes-so Valais
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15-02-2017

Wasserkraftwerk Lavey

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Im Unterwasserkanal des Wasserkraftwerks Lavey wurde heute der erste Prototyp der innovativen Durchströmturbine installiert, die im Rahmen eines Pilotprojekts entwickelt wurde. Um die Leistungen dieser Turbine während sechs Monaten zu messen und die Ergebnisse der vorgängig durchgeführten Simulationen zu bestätigen, wurde eine spezifische Outdoor-Versuchsplattform gebaut. So soll ermittelt werden, ob eine solche Turbine Serienreife erlangen kann, um dieses Potential auch an anderen Orten in der Schweiz und im Ausland nutzen zu können.

Dieses Pilotprojekt der Hochschule für Ingenieurwissenschaften der HES-SO Wallis zur Entwicklung eines ersten Prototyps einer Durchströmturbine wird durch das Pilot-, Demonstrations- und Leuchtturmprogramm des Bundesamts für Energie (BFE) und die Stiftung The Ark mitfinanziert. Ziel ist die Herstellung einer Turbine mit einer Leistung von 1 kW zur Rückgewinnung der kinetischen Energie von Wasserläufen. Mittels numerischer Strömungssimulation wurde ein innovativer Prototyp entwickelt, dessen Konzept die Überwindung des Betz‘schen Gesetzes ermöglichen sollte. Dieses physikalische Gesetz besagt, dass die maximale theoretische Leistung, die zurückgewonnen werden kann, gleich 16/27 der Leistung des Wassers ist, das durch die Durchströmturbine fliesst. 

Die Geschichte der Kleinwasserkraftwerke ist eng mit der Elektrifizierung ländlicher Gegenden verbunden. Die Mühlen wurden nach und nach durch konventionelle Turbinen ersetzt und die Kleinwasserkraft gewann an Bedeutung. Heutzutage wird weiterhin Flusswasser turbiniert, aber auch Trinkwasser, Abwasser, Bewässerungswasser und das für die Herstellung von künstlichem Schnee verwendete Wasser. Eine Gezeiten- oder Durchströmturbine weist den Vorteil auf, dass keine hydraulischen Bauarbeiten notwendig sind, wodurch die Kosten und die Umwelteinflüsse massgeblich reduziert werden. In der Schweiz würden solche Turbinen die Rückgewinnung der kinetischen Energie des Wassers in Unterwasserkanälen und Druckstollen oder die Verbesserung der Energieeffizienz von Abwasseraufbereitungsanlagen ermöglichen. Der erzeugte Strom könnte bei ausreichender Leistung ins Netz eingespeist werden oder im Inselbetrieb zur Speisung der Messinstrumente für die Überwachung und Verwaltung der Wasserkraftanlagen genutzt werden.

Potential der Kleinwasserkraft

56 % der Schweizer Stromproduktion stammt aus Wasserkraft. Die Kleinwasserkraft deckt 10 % unserer Energieproduktion ab: Diese kleinen Kraftwerke mit einer Leistung von weniger als 10 MW produzieren jedes Jahr über 3‘400 GWh. (http://www.bfe.admin.ch/themen/00490/00491/00493/index.html?lang=de)  

Ihr Wachstumspotential ist gross und ein Teil dieses Potentials kann über bereits bestehende Infrastrukturen (Unterwasserkanäle, Druckstollen von Wasserkraftwerken, Abwasseraufbereitungsanlagen usw.) genutzt und optimiert werden, wodurch gleichzeitig auch die Auswirkungen auf die Umgebung der natürlichen Wasserläufe beschränkt werden können.

Förderung der Kleinwasserkraft

Um die Entwicklung der Stromproduktion aus erneuerbaren Quellen (Wasserkraft, Solarenergie, Windkraft, Biomasse, Geothermie) zu fördern, hat der Bund 2008 die kostendeckende Einspeisevergütung (KEV) eingeführt. Die von einem Kleinkraftwerk produzierte Kilowattstunde wird so mit durchschnittlich 16 Rappen vergütet, was weit über dem gängigen Marktpreis von 3 Rappen liegt. Ohne dieses Programm wären viele Kleinkraftwerke nie gebaut worden. Die KEV bietet eine relativ rasche Investitionsrendite, was sowohl für Privatpersonen als auch für Gemeinden oder Gesellschaften attraktiv ist. In der Schweiz werden gegenwärtig 534 Kleinwasserkraftwerke gefördert, die insgesamt über 1'300 GWh produzieren. 277 zusätzlichen Kleinwasserkraftwerken wurde eine Unterstützung zugesagt, die – einmal gebaut – 1'000 GWh produzieren würden. Über 500 Projekte mit einem Potential von über 2'000 GWh befinden sich auf der Warteliste. Diese Zahlen sind jedoch mit Vorsicht zu geniessen, da aufgrund der Umweltauswirkungen und der nicht berücksichtigten Wasserrechtskonzessionen nicht alle dieser Projekte realisiert werden können. 

Quelle: http://www.stiftung-kev.ch/fileadmin/media/kev/kev_download/de/KEV-Cockpit_Q4_2016_de.pdf

Projekte im Bereich der Kleinwasserkraft

Parallel zum Projekt der Durchströmturbine wird gegenwärtig eine Kleinturbine (CTI DUO Turbo) für den Einsatz in Trinkwassernetzen mit einem geschätzten Potential von 60 GWh* industriell gefertigt. Das Swiss Competence Center for Energy Research (SCCER) befasst sich zudem auch mit der „Intelligenz“ von Wassernetzen. So soll zum Beispiel die Wasserversorgung für mehrere Dörfer oder Quartiere optimiert werden, damit nur die notwendige Menge verbraucht wird und gleichzeitig Strom produziert werden kann. Die Wasserspeicher können dann als dezentrale Energiespeicher dienen, indem sofern möglich zum Beispiel Kleinpumpspeicherkraftwerke gebaut werden.**

*Quelle:http://www.eawag.ch/fileadmin/Domain1/Beratung/Beratung_Wissenstransfer/Publ_Praxis/Faktenblaetter/fb_Wasser_und_Energie_Sept2011.pdf 

**Quelle: http://www.sccer-soe.ch/news/blog/petite-hydraulique/

Das Ziel all dieser Projekte besteht darin, der Kleinwasserkraft einen neuen Impuls zu verleihen und deren reelles Nutzungspotential aufzuzeigen. Das Projekt der Durchströmturbine wird von der HES-SO Wallis in Zusammenarbeit mit der Stahleinbau GmbH, den Services Industriels de Lausanne und SWISS-SIT Sàrl durchgeführt. Es ist Teil der Forschungsarbeiten der Gruppe Wasserkraft des SCCER Supply of Electricity, dem Kompetenzzentrum des Bundes für Forschung zur Stromversorgung.

Weitere Informationen finden Sie auf der Website des Projekts.