Diejenige Leistung, auf welche ein Kraftwerk dimensioniert wird. Sie ist abhängig von der Ausbauwassermenge und der Fallhöhe.
Nous expliquons ici, de manière claire et concise, les notions clés relatives à la petite hydraulique. Des principes techniques aux questions écologiques en passant par la terminologie juridique: un outil de référence pour s'y retrouver et mieux comprendre.
A
-
-
Durchfluss, auf welchen ein Kraftwerk (Kanäle, Druckleitung, Turbine, etc.) dimensioniert wird.
Die Turbine kann teilweise auch grössere Wassermengen turbinieren, dabei verschlechtert sich aber der Wirkungsgrad schnell. Dieser Durchfluss wird anhand der Gegebenheiten im Fluss (Hydrologie) und des Verhältnisses Investitionen/Produktion der Anlage festgelegt.
-
Der Oberwasserkanal leitet das Wasser vom Entnahmebauwerk zur Druckleitung. Anschliessend wird das Wasser im Kraftwerk turbiniert.
Der Oberwasserkanal wird auch Ausleitkanal genannt.
-
Wasserkraftwerk, welches einem Fliessgewässer mittels eines Wehres Wasser entnimmt und flussabwärts wieder zurückspeist. Die Strecke zwischen Entnahme und Rückgabe wird als Restwasserstrecke bezeichnet.
D
-
Eine Dauerabflusskurve zeigt auf, während welcher Dauer ein bestimmte Abflussmenge jährlich verfügbar ist. Hochwasserabflüsse sind beispielsweise nur während wenigen Stunden jährlich vorhanden. Die minimale Abflussmenge bei Trockenperioden hingegen ist in der Regel permanent verfügbar – also 365 Tage à 24h.
Aus den Dauerkurven kann sowohl das Potenzial und auch der für die Restwasserermittlung relevante Kennwert bestimmt werden.
-
Ist gewissermassen ein «Kraftwerk im Kraftwerk» und direkt in die Wehranlage eines Ausleitkraftwerks integriert. Es nutzt die gesetzlich vorgeschriebene Restwassermenge zur Turbinierung.
Durch Nutzung der Restwassermenge an einer Stauanlage wird ein Teil der «verlorenen» Energie zurückgewonnen.
-
Leitung, die das Wasser von der Fassung unter Druck bis zur Zentrale transportiert.
-
Energieverluste aufgrund von Richtungsänderungen des Wasserflusses, Reibung an den Wänden der Leitungsrohre und Hindernissen (z.B. Rechen) usw.
-
Wassermenge, die an einem Messpunkt pro Zeiteinheit durchfliesst. Der Durchfluss wird in m3/s (Kubikmeter pro Sekunde) oder l/s (Liter pro Sekunde) ausgedrückt.
-
Wasserkraftwerk, das direkt in den Flusslauf gebaut ist und das zuströmende Wasser fortlaufend turbiniert, ohne es zwischenzeitlich zu speichern (auch wenn kleiner Rückstau entsteht). Hier werden die Turbinen meist direkt in den Wehrkörper eingebaut, somit gibt es keinen Ausleitkanal und keine Restwasserstrecke.
E
-
Altrechtliches Wassernutzungsrecht, welches noch nicht auf einer Konzession beruht. Die Geschichte dieser Wasserrechte läuft teils bis ins Mittelalter zurück.
Ehehafte Wasserrechte müssen gemäss einem Urteil des Bundesgerichts 2019 durch eine Konzession abgelöst werden.
-
Die von einem Kraftwerk produzierte Menge an Elektrizität. Sie wird in Kilowattstunden (kWh) ausgedrückt.
Ein Kraftwerk, das 1 Stunde lang auf einer Leistung von 50 kW läuft, produziert 50 kWh. Umgekehrt verbraucht eine 10-W-LED-Lampe (0.01 kW), die während 100 Std. brennt, 1 kWh.
-
Das Entnahmebauwerk befindet sich im Fliessgewässer am Ort, wo das Wasser in den Ausleitkanal und die Restwasserstrecke aufgeteilt wird.
Neben der Entnahme von Wasser in den Ausleitkanal stellt das Entnahmebauwerk sicher, dass sich immer genügend Wasser in der Restwasserstrecke befindet und dass die Fische auf- und absteigen können. Ebenso muss die Durchgängigkeit der Gewässersohle gewährleistet sein.
Auch im Falle von Hochwasser verhindert das Entnahmebauwerk die Verursachung von Schäden in der unmittelbaren Umgebung.
F
-
Höhenunterschied zwischen dem Wasserspiegel oberhalb der Druckleitung (Oberwasser) und dem Wasserspiegel unterhalb der Turbine (Unterwasser).
-
Das Bundesgesetz über die Fischerei aus dem Jahr 1991 schreibt vor, dass bei jedem technischen Eingriff in ein Gewässer die freie Fischwanderung sicherzustellen ist.
Das bedeutet, dass bei einem Wehr die vorkommenden Fische sowohl flussaufwärts wie auch flussabwärts wandern können müssen.
-
Anlage, die den Fischen unter Umgehung des Kraftwerks die Wanderung ermöglicht. Die Wanderung flussabwärts erfolgt zumeist während Hochwasser-Ereignissen über das Wehr. Bei einigen Kraftwerken ist zudem eine spezielle Fischabstiegshilfe installiert.
G
-
Wenn der Stromgenerator in Rotation versetzt wird, erzeugt er elektrischen Strom. Der Rotor dreht sich relativ zum Stator, wodurch durch Induktion zwischen den beiden Elementen ein elektrischer Strom entsteht. Es gibt zwei Haupttypen von Generatoren: Synchrongeneratoren und Asynchrongeneratoren.
-
Die Gesamtumweltbelastung wird in Umweltbelastungspunkten (UBP) ausgewiesen und ist das Resultat einer umfassenden Ökobilanz. Eine solche untersucht alle Auswirkungen auf die Umwelt während dem Bau, dem Betrieb und dem Rückbau eines Kraftwerks und setzt diese ins Verhältnis der insgesamt produzierten Energiemenge (in kWh).
Neben dem Treibhausgaspotenzial werden zahlreiche weitere Faktoren berücksichtigt, wie bspw. die Ressourcenknappheit, das Biodiversitäts-Schadenspotenzial oder die Radiotoxität. Je kleiner der resultierende Wert, desto geringer ist die gesamte Umweltbelastung pro produzierter Elektrizität.
Wasserkraftwerke haben nicht nur den kleinsten CO2-Fussabdruck aller erneuerbaren Energien, sondern auch die geringste Gesamtumweltbelastung.
H
-
Kraftwerk mit Fallhöhe von 50 – 2,000 Metern. Meist geringe Wassermenge bei hohem Druck turbiniert. Es handelt sich immer um Ausleitkraftwerke.
-
Er ermöglicht es, bei Hochwasser oder zu hoher Wassermenge einen Teil des durch den Auslaufkanal geleiteten Wassers direkt in den Fluss zurückzuleiten.
I
-
Ein Wasserkraftwerk ohne Anschluss an das Elektrizitätsnetz. Es versorgt direkt Verbraucher in der näheren Umgebung, zum Beispiel in der Alpwirtschaft.
K
-
Als «Kleinwasserkraft» bezeichnet man in der Schweiz Anlagen mit einer Leistung kleiner als 10 MW.
Zurzeit sind geschätzte 1‘400 Kleinwasserkraft-Anlagen in der Schweiz in Betrieb, mit einer gesamthaft installierten Leistung von ca. 880 MW und einer jährlichen Produktion von ca. 4’100 GWh (4,1 TWh). Mögliche Fallhöhen liegen im Bereich von ca. 2 bis über 1'000 Meter.
-
Ein Fördersystem, welches zwischen 2006 und 2023 die Stromproduktion aus der Nutzung erneuerbarer Energien mit kostendeckenden Tarifen vergütete.
L
-
Laufwasserkraftwerke sind an Flüssen gebaut und nutzen die Energie des über ein Gefälle fliessenden Wassers. Durch die meist konstante Fliessgeschwindigkeit kann eine zuverlässige Bandenergie produziert werden, die nur saisonalen Schwankungen unterliegt.
Kleinwasserkraftwerke sind heute in den allermeisten Fällen Laufwasserkraftwerke.
-
Die (Gesamt-) Leistung eines Kraftwerks ergibt sich aus dem Produkt von verfügbarer Wassermenge (in Liter oder Kubikmeter pro Sekunde), der Fallhöhe (in Meter), den diversen Wirkungsgraden und den Konstanten Erdbeschleunigung und Dichte des Wassers.
Bei einem Kleinwasserkraftwerke gibt es verschiedene Leistungen, die berechnet werden können: Die Leistung des Wassers (hydraulische Leistung), die von der Turbine erbrachte mechanische Leistung und die durch den Generator erzeugte elektrische Leistung.
Bei jeder Energieumwandlung fallen wieder Verluste an. Die Leistung wird in Watt (W) ausgedrückt. Der besseren Lesbarkeit halber werden oft die Einheiten Kilowatt (1000 W) oder Megawatt (1000 kW) verwendet.
M
-
Ein Fördersystem aus den 90-er Jahren: Die Stromproduktion aus Kraftwerken von unabhängigen Produzenten und mit einer Leistung von bis zu 1'000 kW wurde mit einem Tarif von 15 oder 16 Rappen pro Kilowattstunde vergütet.
-
Wasserkraftwerk mit mittlerer Fallhöhe von einigen Dutzend Meter.
-
Durchschnittliche Jahresleistung, welche an einem Standort bei einer definierten Ausbauwassermenge zur Verfügung steht. Sämtliche Verluste (Druckleitung, Turbine, etc.) werden dabei vernachlässigt.
Diese Leistung wird zur Berechnung des Wasserzinses verwendet.
-
Der durchschnittliche Abfluss eines Fliessgewässers über das Jahr gesehen. Dieser ist sinngemäss tiefer als die Ausbauwassermenge und die Hochwasserspitzen – und höher als die minimale Abflussmenge.
N
-
Es handelt sich um Kraftwerke in Infrastrukturanlagen. Die Turbine wird in bestehender Wasserinfrastruktur (die einem anderen Zweck als der Energieproduktion dient) eingebaut und nutzt den dort vorhandenen Durchfluss und Druck.
Beispiele: Trinkwasserversorgung, Abwasserreinigung, Industrieanlage, Beschneiungsanlage etc..
Typen der Nebennutzunganlage nennt man somit Trinkwasserkraftwerk, Abwasserkraftwerk, Bewässerungskraftwerk, Tunnelkraftwerk.
-
Damit die Geräte bei den Stromkonsumenten zuverlässig funktionieren, muss die Frequenz des Stromnetzes konstant auf 50 Hz gehalten werden. Für die Stabilisierung dieser Frequenz gibt es verschiedene Mittel: Die drehenden Maschinen bei Kleinwasserkraftwerken unterstützen diese Stabilisierung mit ihrer Massenträgheit.
-
Es handelt sich um ein Wasserkraftwerk mit Anlagen mit Fallhöhe < 15 m, grosse Wassermengen und kleinem Druck. Die Turbine ist meist direkt in den Wehrkörper eingebaut; somit enthalten diese Wasserkraftwerke keine Restwasserstrecke.
R
-
Eine Einrichtung, die verhindert, dass Treibgut (Baumstämme, aber auch Blätter und Äste) die Turbine beschädigen. Bei Kleinwasserkraftwerken gibt es in der Regel zwei Stufen: Ein Grobrechen, für grössere Geschwemmsel, und ein Feinreichen, welcher auch den Fischschutz erhöht.
-
Bei Kraftwerken, die das Wasser nicht unmittelbar nach der Stauanlage – beim Wehr oder der Staumauer – in den Fluss zurückgeben, sondern viel weiter unten (um höhere Gefälle und damit bessere Energieausbeute zu erzielen) bezeichnet man die Strecke zwischen Stauanlage und Rückgabe des turbinierten Wassers als Restwasserstrecke.
Die Restwasserstrecke wird aus ökologischen Gründen mit der (minimalen) Restwassermenge «dotiert». Die Restwassermenge ist der Anteil des Durchflusses, der nicht im Kraftwerk genutzt werden darf, sondern im Fluss verbleiben muss. Sie wird vom Gesetz bestimmt und variiert von Kraftwerk zu Kraftwerk.
-
Stillgelegte Kraftwerke, die saniert und wieder in Betrieb genommen werden. In der Schweiz gibt es Vielzahl stillgelegter Anlagen; bei vielen Erneuerungen kann durch Veränderung des Betriebspunktes und modernere Ausrüstung eine 30 – 200%ige Produktionssteigerung erreicht werden und oftmals eine signifikante ökologische Verbesserung für das jeweilige Gewässer.
S
-
Schwall-Sunk ist ein Begriff aus der Hydrologie und beschreibt das Wechselspiel zwischen zwei Phasen in einem Gewässer:
Schwall: Eine plötzliche, kurzfristige Zunahme des Wasserflusses, verursacht beispielsweise durch intensive Regenfälle, den Start der Turbinen von Speicherkraftwerken oder das Öffnen eines Wehrs.
Sunk: Eine anschliessende Abnahme des Wasserflusses, wenn die Ursache des erhöhten Wasserflusses behoben wird, die Wassermenge abfliesst und das Gewässer wieder zu seinem normalen Wasserstand zurückkehrt.
-
Nutzt die kinetische Energie in Fliessgewässern. Die entsprechende Technologie ist jedoch noch nicht ausreichlich erforscht und es gibt noch keine Anlagen in der Schweiz, welche diese Technologie nutzen.
T
-
Die Turbine wandelt die Energie des Wassers in eine rotierende mechanische Energie um.
U
-
Kanal aus Lehm, Steinen oder Beton, welcher das turbinierte Wasser in den Fluss zurückführt.
V
-
Zur groben Abschätzung der an einem Standort verfügbaren Leistung kann folgende Formel verwendet werden: P= Q * Hb * 7
P = Leistung in kW
Q = Wassermenge in m3/s
Hb = Bruttofallhöhe in Metern
Der Faktor 7 setzt sich zusammen aus Erdbeschleunigung, Dichte des Wassers und den Verlusten in Wasserbauten, Druckrohrleitung (siehe Grafik), Turbine, Übersetzung und Generator.
W
-
Bundesgesetz über den Wasserbau (SR 721.100) und die zugehörige Wasserbauverordnung (SR 721,100) regeln den Hochwasserschutz und die zentralen Anforderungen, die Wasserbauvorhaben erfüllen müssen.