Wasserkraftanlagen: Planung, Bau und Betrieb
Gespeichert in:
| Hauptverfasser: | , |
|---|---|
| Format: | Elektronisch E-Book |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Berlin
Springer
2009
|
| Ausgabe: | 5., aktualis. u. erw. Aufl. |
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| ISBN: | 9783540889885 9783540889892 |
| DOI: | 10.1007/978-3-540-88989-2 |
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INHALTSVERZEICHNIS
1 ENTWICKLUNGSSTUFEN DER WASSERKRAFTNUTZUNG 1 1.1 ANSAETZE DER
WASSERKRAFTNUTZUNG 1
1.2 WASSERRADGETRIEBENE SCHOEPFWERKE UND MUEHLEN 5
1.3 UEBERGANG VOM WASSERRAD ZUR WASSERTURBINE 6
1.4 FERNUEBERTRAGUNG ELEKTRISCHER ENERGIE 8
1.5 WASSERKRAFTANLAGEN UND IHRE UMGEBUNG 9
1.6 MEHRZWECKAUFGABEN DER WASSERKRAFT 13
1.7 WASSERKRAFTNUTZUNG IM SPIEGELBILD DER ENERGIETRAEGER 14 1.7.1 NUTZUNG
VON FOSSILEN ENERGIETRAEGERN UND KERNBRENNSTOFFEN 14 1.7.2 NUTZUNG
ERNEUERBARER ENERGIEN 15
1.7.3 KRITERIEN DER ENERGIEVERSORGUNG UND VERGLEICH DER
ENERGIEERZEUGUNGSFORMEN 18
1.7.4 KUENFTIGE ENTWICKLUNG DER WASSERKRAFTNUTZUNG 23
1.7.4.1 GRUNDLEGENDE PERSPEKTIVEN 23
1.7.4.2 BEITRAG DER WASSERKRAFT ZUR REDUKTION DER TREIBHAUSGASEMISSIONEN
24 1.8 LITERATUR 25
2 GRUNDLAGEN DER WASSERKRAFTNUTZUNG 27
ENERGIE DES WASSERS 27
.1 ENERGIE DES RUHENDEN WASSERS 27
.2 ENERGIE DES FLIESSENDEN WASSERS 28
.3 NUTZBARE GESAMTENERGIE DES FLIESSENDEN WASSERS 29
.4 POTENZIALE ZUR WASSERKRAFTNUTZUNG 33
2. 2. 2. 2. 2. 2.1.5 POTENZIELLE ENERGIE EINES SPEICHERVOLUMENS 34
2.2 VERFUEGBARES UND GENUTZTES WASSERKRAFTPOTENZIAL 35
2.2.1 WASSERKRAFTPOTENZIAL WELTWEIT 35
2.2.2 WASSERKRAFTPOTENZIAL IN DEUTSCHLAND 36
2.3 LITERATUR 42
3 GRUNDSAETZE DER PLANUNG UND PROJEKTIERUNG 43
3.1 PLANUNGSPROZESS UND PROJEKTENTWICKLUNG 43
3.1.1 PROJEKTPHASEN 43
3.1.2 BESONDERE ASPEKTE BEI REAKTIVIERUNG, MODERNISIERUNG UND
ERWEITERUNG 47
3.1.3 PROJEKTENTWICKLUNG IM RAHMEN VON FINANZIERUNGSMODELLEN 49
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN HTTP://D-NB.INFO/991659600
DIGITALISIERT DURCH
IMAGE 2
XIV INHALTSVERZEICHNIS
3.2 GRUNDLAGEN FUER AUSWAHL UND WEITERENTWICKLUNG VON
WASSERKRAFTSTANDORTEN 51
3.2.1 WASSERMENGENWIRTSCHAFTLICHE ERHEBUNGEN 51
3.2.2 ENERGIEWIRTSCHAFTLICHE ERHEBUNGEN 54
3.2.3 AUSBAUGRAD 57
3.3 BEURTEILUNG VON WASSERKRAFTANLAGENPROJEKTEN 60
3.3.1 BETRIEBSWIRTSCHAFTLICHE BETRACHTUNG 61
3.3.1.1 GRUNDLAGEN DER WIRTSCHAFTLICHKEITSBETRACHTUNGEN 61
3.3.1.2 INVESTITIONSRECHNUNG ZUR UNTERSUCHUNG DER WIRTSCHAFTLICHKEIT 63
3.3.1.3 GRUNDLAGEN DER ZINSRECHNUNG, ABSCHREIBUNG UND ANNUITAET 63
3.3.1.4 STATISCHE VERFAHREN DER INVESTITIONSRECHNUNG 65
3.3.1.5 DYNAMISCHE VERFAHREN DER INVESTITIONSRECHNUNG 65
3.3.1.6 BESONDERE KENNGROESSEN BEI WASSERKRAFTANLAGEN 68
3.3.1.7 WIRTSCHAFTLICHKEITSASPEKTE BEI PUMPSPEICHERKRAFTWERKEN 75 3.3.2
GESAMTWIRTSCHAFTLICHE UND GESAMTGESELLSCHAFTLICHE BETRACHTUNG 76 3.3.2.1
GRUNDLAGEN DER GESAMTGESELLSCHAFTLICHEN BEWERTUNGSVERFAHREN 76 3.3.2.2
GESAMTGESELLSCHAFTLICHE BEWERTUNGSANSAETZE BEI
WASSERKRAFTPROJEKTEN 77
3.3.2.3 BEDEUTUNG VON MEHRZWECKAUFGABEN 83
3.3.3 ANSATZ FUER EINE SYSTEMATISCHE BEURTEILUNG VON
WASSERKRAFTANLAGENPROJEKTEN 84
3.4 GESETZLICHE VORGABEN FUER BAU UND BETRIEB VON WASSERKRAFTANLAGEN 87
3.4.1 RECHTS-UND NORMHIERARCHIE 87
3.4.2 WESENTLICHE RECHTSNORMEN FUER DIE WASSERKRAFT 89
3.5 VERSICHERUNG VON WASSERKRAFTANLAGEN 96
3.6 LITERATUR 97
4 TYPEN VON WASSERKRAFTANLAGEN 99
4.1 KLASSIFIZIERUNG DER WASSERKRAFTANLAGEN 99
4.2 EINTEILUNG VON WASSERKRAFTANLAGEN HINSICHTLICH DER NUTZFALLHOEHE 101
4.2.1 NIEDERDRUCKKRAFTWERKE 101
4.2.1.1 FLUSSKRAFTWERKE 101
4.2.1.2 AUSLEITUNGSKRAFTWERKE 109
4.2.2 MITTELDRUCKKRAFTWERKE 110
4.2.3 HOCHDRUCKKRAFTWERKE 111
4.3 WEITERE BEDEUTENDE WASSERKRAFTANLAGENGRUPPEN 114
4.3.1 PUMPSPEICHERKRAFTWERKE ALS REGELUNGSKRAFTWERKE 114
4.3.2 KLEINWASSERKRAFTANLAGEN 117
4.3.3 DOTATIONSKRAFTWERKE 121
4.3.4 ENERGIENUTZUNG IN LEITUNGSSYSTEMEN 122
4.4 SONDERFORMEN DER WASSERKRAFTNUTZUNG 123
4.4.1 NUTZUNG DER GEZEITENENERGIE 123
4.4.2 NUTZUNG DER MEERESSTROEMUNG 133
IMAGE 3
4.4.3
4.4.4 4.4.5 4.4.6
4.4.7 4.5
5 5.1 5.1.1
5.1.2 5.1.3 5.1.4 5.2
5.2.1 5.2.1 5.2.1 5.2.1
5.2.2 5.3 5.4
6 6.1 6.2 6.3 6.4
6.5
6.6
7 7.1 7.2
7.2.1 7.2.2 7.2.3 7.3
INHALTSVERZEICHNIS
WELLENENERGIENUTZUNG GRADIENTENKRAFTWERKE DEPRESSIONSKRAFTWERKE
GLETSCHERKRAFTWERKE
WASSERKRAFTANLAGEN MIT UNTERIRDISCHEN SPEICHERSYSTEMEN LITERATUR
WASSERFASSUNG ANORDNUNG, BAUWEISE UND BEMESSUNG DES EINLAUFBAUWERKES
KRAFTWERKE IM FLIESSGEWAESSER ENTNAHME AUS FLIESSGEWAESSERN
ENTNAHME AUS STEHENDEN GEWAESSERN BEMESSUNGSGRUNDLAGEN FUER DAS
EINLAUFBAUWERK SCHUTZ GEGEN TREIBGUT UND TREIBEIS RECHENANLAGEN .1
KONSTRUKTIVE AUSBILDUNG .2 BEMESSUNG
.3 BETRIEB UND WARTUNG DER RECHENANLAGEN TAUCHWAND UND SCHWIMMBALKEN
VERSCHLUSSORGANE LITERATUR
FREISPIEGELLEITUNGEN HYDRAULISCHE BEMESSUNG SEDIMENTTRANSPORT
WELLENBILDUNG UND WASSERSPIEGELSCHWINGUNGEN KONSTRUKTIVE AUSBILDUNG UND
BEFESTIGUNGEN
UEBERGANG IN DRUCKROHRLEITUNGEN LITERATUR
SANDFANG KONSTRUKTIVE AUSBILDUNG BEMESSUNG BEMESSUNGSGRUNDLAGEN
BECKENBEMESSUNG KOMPLEXE SYSTEME LITERATUR
XV
134 138 139 140
141
142
145 147 147 147
154 156 168 169
169 171 175 180 181
185
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202 208 209
211 211 215 215
218 222 222
IMAGE 4
XVI INHALTSVERZEICHNIS
8 DRUCKROHRLEITUNGEN 223
8.1 ROHRTYPEN UND ROHRVERBINDUNGEN 223
8.1.1 STAHLROHRE 225
8.1.2 DRUCKROHRE AUS DUKTILEM GUSSEISEN 229
8.1.3 BETONROHRE 229
8.1.4 ROHRE AUS GLASFASERVERSTAERKTEM KUNSTSTOFFHARZ 230
8.1.5 HOLZROHRE 232
8.2 HYDRAULISCHE BEMESSUNG VON DRUCKROHRLEITUNGEN 233
8.2.1 HYDRAULISCHE GRUNDLAGEN 233
8.2.2 WIRTSCHAFTLICH OPTIMALER ROHRDURCHMESSER 238
8.3 DYNAMISCHE STROEMUNGSVORGAENGE - DRUCKSTOESSE IN ROHRLEITUNGEN 240 8.3.1
DRUCKWELLENGESCHWINDIGKEIT 241
8.3.2 DRUCKSTOSSBERECHNUNG 246
8.3.2.1 JOUKOWSKY-STOSS 246
8.3.2.2 EINFLUSS DER SCHLIESSZEIT AUF DEN JOUKOWSKY-STOSS 247
8.3.2.3 DRUCKSTOSS NACH DER THEORIE DER STARREN WASSERSAEULE 249 8.3.2.4
DRUCKSTOSS NACH DER THEORIE DER ELASTISCHEN WASSERSAEULE 251 8.3.3
CHARAKTERISTIKENVERFAHREN 254
8.3.4 ABMINDERUNG VON DRUCKSTOESSEN 258
8.4 STATISCHE BEMESSUNG VON DRUCKROHRLEITUNGEN 259
8.4.1 SPANNUNGEN UND ROHRWANDDICKE 261
8.4.2 EINBEULEN UND VERFORMEN 266
8.4.3 AEUSSERE BELASTUNGEN VON DRUCKROHRLEITUNGEN 269
8.4.3.1 AEUSSERE BELASTUNGEN BEI OFFEN VERLEGTEN DRUCKROHRLEITUNGEN 275
8.4.3.2 AEUSSERE BELASTUNGEN BEI EINGEERDETEN DRUCKROHRLEITUNGEN 276
8.4.3.3 AEUSSERE BELASTUNGEN BEI GRABENLOS VERLEGTEN DRUCKROHRLEITUNGEN
287 8.4.4 SCHNITTGROESSEN IN ROHRRINGRICHTUNG BEI EINGEERDETEN
DRUCKROHRLEITUNGEN 292
8.4.5 MASSGEBENDE NACHWEISE FUER DIE DRUCKROHRLEITUNGSBEMESSUNG 295
8.4.5.1 SPANNUNGS-/DEHNUNGSNACHWEIS 295
8.4.5.2 TRAGFAEHIGKEITSNACHWEIS 296
8.4.5.3 VERFORMUNGSNACHWEIS 296
8.4.5.4 STABILITAETSNACHWEIS 296
8.5 ROHRKRUEMMER, ROHRAUFLAGER UND DEHNUNGSAUSGLEICHER 299 8.5.1
ROHRKRUEMMER 299
8.5.2 FIXPUNKTE UND ZWISCHENAUFLAGER 301
8.5.2.1 AUFLAGERKRAEFTE 302
8.5.2.2 BEANSPRUCHUNG DER ROHRWANDUNG IM AUFLAGERBEREICH 304 8.5.3
DEHNUNGSAUSGLEICHER 310
8.6 BEURTEILUNG VON SCHAEDEN UND DER SICHERHEIT BESTEHENDER AELTERER
DRUCKROHRLEITUNGEN AUS STAHL 311
8.6.1 ALLGEMEINES 311
8.6.2 UNTERSUCHUNGSSCHRITTE 312
IMAGE 5
INHALTSVERZEICHNIS XVII
8.6.3 KENNWERTE 312
8.6.4 ENTSCHEIDUNGSKRITERIEN FUER DEN WEITERBETRIEB VON ALTANLAGEN 313
8.7 LITERATUR 314
9 DRUCKSTOLLEN UND DRUCKSCHAECHTE 317
9.1 KONSTRUKTIVE AUSBILDUNG 317
9.2 WIRTSCHAFTLICH OPTIMALER DURCHMESSER 320
9.3 STATISCHE BEMESSUNG 321
9.4 LITERATUR 334
10 ROHRABZWEIGE UND VERTEILROHRLEITUNGEN 335
10.1 TYPEN 335
10.2 BEMESSUNG VON ROHRABZWEIGEN 337
10.2.1 BEMESSUNG NACH DEM FLAECHENVERGLEICHSVERFAHREN 337
10.2.2 UEBERSCHLAEGIGE BEMESSUNG EINES HOSENROHRES 344
10.2.3 SPANNIINGSERMITTLUNG MIT DER FINITE-ELEMENTE-METHODE 348 10.2.3.1
DIE FUENF SCHRITTE DER FINITE-ELEMENTE-METHODE 348
10.2.3.2 ERMITTLUNG VON VERSCHIEBUNGEN, VERZERRUNGEN UND SPANNUNGEN 355
10.2.3.3 UMSETZUNG VON FINITE-ELEMENTE-BERECHNUNGEN 359
10.3 LITERATUR 362
11 WASSERSCHLOESSER UND SCHWALLKAMMERN 363
11.1 ANORDNUNG 363
11.2 AUFGABEN 364
11.2.1 HYDRAULISCHE TRENNUNG DES ZULEITUNGSDRUCKSTOLLENS VON DER
FALLLEITUNG 364
11.2.2 DAEMPFUNG DER DRUCKSTOSSENTWICKLUNG 365
11.2.3 VERBESSERUNG DER REGELUNG 365
11.2.4 BESCHLEUNIGTER AUSGLEICH DER WASSERVOLUMINA 366
11.3 TYPEN UND BAUWEISEN 366
11.3.1 KRITERIEN FUER DIE ENTWICKLUNG VERSCHIEDENER WASSERSCHLOSSFORMEN
366 11.3.2 BAULICHE AUSBILDUNG 367
11.3.3 TYPISIERUNG NACH DER HYDRAULISCHEN FUNKTIONSWEISE 367 11.3.3.1
EINFACHE BECKEN-BZW. SCHACHTWASSERSCHLOESSER 367
11.3.3.2 KAMMERWASSERSCHLOESSER 367
11.3.3.3 GEDROSSELTE WASSERSCHLOESSER 368
11.3.3.4 DIFFERENZIALWASSERSCHLOESSER 369
11.3.3.5 WINDKESSEL-WASSERSCHLOESSER 370
11.4 HYDRAULISCHE BERECHNUNG 370
11.4.1 SCHACHTWASSERSCHLOSS - GRUNDGLEICHUNGEN 370
11.4.2 GEDROSSELTES WASSERSCHLOSS 373
IMAGE 6
XVIII INHALTSVERZEICHNIS
11.4.3 DIFFERENZIALWASSERSCHLOSS 375
11.4.4 LOESUNGSMETHODEN 376
11.4.4.1 ANALYTISCHE LOESUNGEN 376
11.4.4.2 NUMERISCHE BEHANDLUNG 385
11.4.5 STABILITAETSPROBLEM 390
11.4.5.1 DIE THOMASCHEN STABILITAETSKRITERIEN 390
11.4.5.2 BESCHLEUNIGUNGS- BZW. VERZOEGERUNGSZEIT T A 392
11.4.6 SCHWINGUNGSVORGAENGE 393
11.4.7 BEMESSUNGS-UND OPTIMIERUNGSAUFGABEN 394
11.4.8 UEBERSCHLAGSFORMELN 395
11.4.9 WASSERSCHLOSS UND TRIEBWASSERLEITUNG 396
11.4.9.1 GEKOPPELTES SCHWINGUNGSVERHALTEN 396
11.4.9.2 GEKOPPELTE BERECHNUNG IM ZEITBEREICH 398
11.4.9.3 LASTVORGABEN FUER DIE STOLLENPANZERUNG 406
11.4.9.4 WASSERSCHLOSSUEBERWACHUNG MITTELS FUZZY LOGIK 406
11.5 SONDERAUSFUEHRUNGEN 408
11.5.1 ANORDNUNG BEI MITTELDRUCKANLAGEN 408
11.5.2 GEHEIZTES WASSERSCHLOSS 408
11.5.3 WINDKESSEL-WASSERSCHLOSS 408
11.6 LITERATUR 419
12 VERSCHLUSS- UND REGELORGANE BEI ROHRLEITUNGEN 421 12.1 ANORDNUNG UND
GRUNDFORMEN VON KRAFTHAUS- UND GRUNDABLASSSCHIEBERN 12.1.1 AUFGABEN UND
ANORDNUNG
12.1.2 GRUNDTYPEN 12.1.3 SCHIEBER IN TURBINEN- UND PUMPENLEITUNGEN
12.1.4 SCHIEBER IN GRUNDABLAESSEN UND HOCHWASSERENTLASTUNGSANLAGEN 12.1.5
SCHNELLSCHLUSSORGANE
12.1.6 BE- UND ENTLUEFTUNGSVENTILE 12.1.7 HILFSEINRICHTUNGEN 12.2
HYDRAULISCHES VERHALTEN 12.2.1 STROEMUNGS VORGAENGE
12.2.2 VERLUSTHOEHEN 12.2.3 DURCHFLUSS UND AUSFLUSS 12.2.4 ERMITTLUNG DER
ENERGIEHOEHEN 12.2.5 KAVITATION 12.2.6 DRUCKSTOSS 12.2.7 SCHWINGUNGEN 12.3
GESTALTUNGSGRUNDSAETZE 12.4 ANTRIEB UND STEUERUNG
421 421 423
424 425 426 427
429 429 429 430 431
435 436 439
439 440 441
IMAGE 7
INHALTSVERZEICHNIS XIX
12.5 TYPEN 443
12.5.1 KEILSCHIEBER UND FLACHSCHIEBER 443
12.5.1.1 WIRKUNGSWEISE UND ANWENDUNGSBEREICH 443
12.5.1.2 KONSTRUKTIVER AUFBAU 444
12.5.1.3 HYDRAULISCHES VERHALTEN 444
12.5.1.4 VOR-UND NACHTEILE 445
12.5.2 DROSSELKLAPPEN 445
12.5.2.1 WIRKUNGSWEISE UND ANWENDUNGSBEREICH 445
12.5.2.2 KONSTRUKTIVER AUFBAU 447
12.5.2.3 HYDRAULISCHES VERHALTEN 448
12.5.2.4 VOR-UND NACHTEILE 450
12.5.3 KUGELSCHIEBER 451
12.5.3.1 WIRKUNGSWEISE UND ANWENDUNGSBEREICH 451
12.5.3.2 KONSTRUKTIVER AUFBAU 452
12.5.3.3 HYDRAULISCHES VERHALTEN 454
12.5.3.4 VOR-UND NACHTEILE 455
12.5.4 RINGSCHIEBER UND HOHLSTRAHLSCHIEBER 455
12.5.4.1 WIRKUNGSWEISE UND ANWENDUNGSBEREICH 455
12.5.4.2 KONSTRUKTIVER AUFBAU 458
12.5.4.3 HYDRAULISCHES VERHALTEN 459
12.5.4.4 VOR-UND NACHTEILE 461
12.5.5 KEGELSTRAHLSCHIEBER 462
12.5.5.1 WIRKUNGSWEISE UND ANWENDUNGSBEREICH 462
12.5.5.2 KONSTRUKTIVER AUFBAU 463
12.5.5.3 HYDRAULISCHES VERHALTEN 464
12.5.5.4 VOR- UND NACHTEILE 467
12.6 LITERATUR 468
13 KRAFTHAUS 469
13.1 KRAFTHAUSTYPEN 470
13.1.1 GRUNDLEGENDE UNTERSCHEIDUNGSMERKMALE DER KRAFTHAUSTYPEN 471
13.1.2 BESONDERE ASPEKTE BEI UNTERSCHIEDLICHEN WASSERKRAFTANLAGENTYPEN
480 13.2 REGELUNGS- UND LEITTECHNIK FUER DEN WASSERKRAFTANLAGENBETRIEB
486 13.2.1 GRUNDPRINZIPIEN DER REGELUNGS- UND LEITTECHNIK 486
13.2.2 FUZZY LOGIK ZUR ABBILDUNG VON STEUERUNGS- UND REGELUNGSVORGAENGEN
490
13.2.2.1 GRUNDLAGEN DER FUZZY LOGIK 491
13.2.2.2 UNSCHARFE ANSAETZE IN DER FUZZY LOGIK 492
133 BETRIEB UND UNTERHALT VON WASSERKRAFTANLAGEN 500
13.3.1 BETRIEBS-, ANLAGEN- UND ARBEITSSICHERHEIT BEI WASSERKRAFTANLAGEN
500 13.3.1.1 BETRIEBSSICHERHEIT 500
13.3.1.2 ALLGEMEINE ANLAGEN-UND ARBEITSSICHERHEITSANFORDERUNGEN 501
13.3.1.3 LAERMEMISSIONEN 502
13.3.1.4 SCHWINGUNGEN 503
IMAGE 8
XX INHALTSVERZEICHNIS
13.3.1.5 ELEKTROMAGNETISCHE FELDER UND ELEKTRISCHE ANLAGEN 503 13.3.1.6
GEWAESSERSCHUTZ UND GEFAHRGUETER 504
13.3.2 INSTANDHALTUNG UND ERNEUERUNG VON WASSERKRAFTANLAGEN 505
13.4 LITERATUR 507
14 FUNKTIONSWEISE VON HYDRAULISCHEN MASCHINEN 509 14.1
UNTERSCHEIDUNGSMERKMALE 509
14.1.1 BAUWEISE HINSICHTLICH WELLENAUSRICHTUNG UND WASSERZUFUEHRUNG 510
14.1.2 EINTEILUNG NACH DER REGELUNGSART 511
14.1.3 EINTEILUNG IN ABHAENGIGKEIT DES DURCHFLUSSES Q UND DER FALLHOEHE H
F 511 14.1.4 EINTEILUNG IN ABHAENGIGKEIT DER SPEZIFISCHEN DREHZAHL N Q
UND DER FALLHOEHE H F 511
14.1.5 LANGSAM-, MITTEL-, SCHNELLAEUFIGKEIT 513
14.1.6 EINTEILUNG NACH DEM VERWENDUNGSZWECK UND DER BETRIEBSART 513 14.2
BEMESSUNGSGRUNDLAGEN 513
14.2.1 TURBINENDREHMOMENT 513
14.2.2 FALLHOEHE, ENERGIEHOEHE, SPEZIFISCHE STUTZENARBEIT 515
14.2.3 SPEZIFISCHE DREHZAHL, DREHZAHL, SYNCHRONDREHZAHL 516 14.2.4
DIMENSIONSLOSE KENNWERTE 519
14.2.4.1 DRUCKZAHL Y/ 520
14.2.4.2 DURCHFLUSSZAHL P 520
14.2.4.3 LEISTUNGSZAHL 77 520
14.2.4.4 LAUFZAHL A L 520
14.2.4.5 DURCHMESSERZAHL 8 521
14.2.5 DRUCKKENNZAHLEN ZUR KAVITATIONSBEURTEILUNG 521
14.2.5.1 THOMA-BEIWERT A N 521
14.2.5.2 SAUGKENNZAHL S Q 522
14.2.5.3 ZUSAMMENHANG ZWISCHEN 7 RA UND S Q 522
14.2.5.4 NPSH-WERT 522
14.2.6 TURBINENKENNLINIEN 523
14.2.6.1 TURBINENWIRKUNGSGRAD 523
14.2.6.2 LEISTUNGS-, WIRKUNGSGRAD- UND DREHMOMENTENKENNLINIE 526
14.2.6.3 MUSCHELKURVEN UND MUSCHELDIAGRAMME 528
14.2.7 NUMERISCHE STROEMUNGSBERECHNUNG 531
14.3 TURBINENBAUTEILE 534
14.3.1 BAUTEILE VON UEBERDRUCKTURBINEN 534
14.3.1.1 TURBINENZULAUF, EINLAUFSCHACHT UND SPIRALGEHAEUSE 534 14.3.1.2
SAUGROHR UND SAUGSCHLAUCH 539
14.3.2 BAUTEILE VON GLEICHDRUCKTURBINEN 543
14.3.3 TURBINENWELLE, GETRIEBE UND TURBINENLAGER 543
14.3.4 GETRIEBE UND RIEMENANTRIEB 545
14.4 TURBINENREGELUNG 547
14.4.1 TURBINENREGELUNGSARTEN 548
IMAGE 9
INHALTSVERZEICHNIS XXI
14.4.1.1 LEITRADREGELUNG 548
14.4.1.2 LAUFRADREGELUNG 549
14.4.1.3 DUESEN-UND STRAHLABLENKERREGELUNG 550
14.4.1.4 REGELUNG BEI DURCHSTROEMTURBINEN 550
14.4.1.5 BYPASSREGELUNG BEI HOCHDRUCKANLAGEN 550
14.4.2 STEUERUNG DER TURBINENREGELUNG 551
14.5 PUMPEN UND PUMPENTURBINEN 554
14.5.1 KREISELPUMPEN 555
14.5.1.1 GRUNDLAGEN 555
14.5.1.2 BEMESSUNG 555
14.5.1.3 ANORDNUNG, BAUWEISEN UND BETRIEB 558
14.5.1.4 WELLENKUPPLUNGEN 562
14.5.2 PUMPENTURBINEN 564
14.5.2.1 ALLGEMEINE BAUWEISEN UND BETRIEB 564
14.5.2.2 SONDERFORMEN 565
14.6 LITERATUR 567
15 HYDRAULISCHE MASCHINEN ZUR ENERGIEERZEUGUNG 569 15.1 PROPELLER- UND
KAPLAN-TURBINEN 569
15.1.1 KONSTRUKTION UND BETRIEBSWEISE 569
15.1.1.1 ROHRTURBINEN 573
15.1.1.2 STRAFLO-TURBINEN 577
15.1.1.3 DIAGONALTURBINEN 578
15.1.2 BEMESSUNG 579
15.1.2.1 GRUNDLAGEN 579
15.1.2.2 BERECHNUNGSSCHEMA ZUR VORDIMENSIONIERUNG 585
15.2 FRANCIS-TURBINEN 585
15.2.1 KONSTRUKTION UND BETRIEBSWEISE 585
15.2.2 BEMESSUNG 589
15.2.2.1 GRUNDLAGEN 589
15.2.2.2 BERECHNUNGSSCHEMA ZUR VORDIMENSIONIERUNG 592
15.3 PELTON-TURBINEN 592
15.3.1 KONSTRUKTION UND BETRIEBSWEISE 592
15.3.2 UNTERSCHIED ZWISCHEN FRANCIS- UND PELTON-TURBINE 597
15.3.3 BEMESSUNG 598
15.3.3.1 GRUNDLAGEN 598
15.3.3.2 BERECHNUNGSSCHEMA ZUR VORDIMENSIONIERUNG 603
15.4 DURCHSTROEMTURBINEN 603
15.4.1 KONSTRUKTION UND BETRIEBSWEISE 603
15.4.2 BEMESSUNG 605
15.4.2.1 GRUNDLAGEN 605
15.4.2.2 BERECHNUNGSSCHEMA ZUR VORDIMENSIONIERUNG 606
IMAGE 10
XXII INHALTSVERZEICHNIS
15.5 WASSERRAEDER UND WASSERKRAFTSCHNECKEN 607
15.5.1 WASSERRAEDER 607
15.5.2 WASSERKRAFTSCHNECKEN 611
15.6 LITERATUR 613
16 ELEKTROTECHNISCHE AUSRUESTUNG 615
16.1 GRUNDLAGEN DER ELEKTRISCHEN ENERGIETECHNIK 615
16.1.1 GLEICHSTROMTECHNIK 615
16.1.2 WECHSELSTROMTECHNIK 619
16.1.3 WECHSELWIRKUNGEN UND ZUSAMMENHAENGE ZWISCHEN ELEKTRISCHEN STROEMEN
UND SPANNUNGEN UND MAGNETISCHEN FELDERN 623 16.1.4 KRAFTWIRKUNG DURCH
DAS ZUSAMMENWIRKEN MAGNETISCHER FELDER 627 16.2 GRUNDPRINZIP DER
ELEKTROMAGNETISCHEN ENERGIEUMWANDLUNG 628 163 ELEKTRISCHE MASCHINEN UND
TRANSFORMATOREN IN
WASSERKRAFTANLAGEN 630
16.3.1 TRANSFORMATOREN 631
16.3.2 BEWEGTE ELEKTRISCHE MASCHINEN 632
16.3.3 SYNCHRONE WASSERKRAFTGENERATOREN 636
16.3.3.1 POLZAHL UND FREQUENZ 636
16.3.3.2 AUSBILDUNG VON STAENDER UND LAEUFER 639
16.3.4 ASYNCHRONGENERATOREN 640
16.3.5 GENERATORSCHUTZ UND -UEBERWACHUNG 642
16.3.6 ENTWICKLUNGSTENDENZEN BEI WASSERKRAFTGENERATOREN 644 16.3.6.1
GENERATOREN MIT VERAENDERBAREN DREHZAHLEN 644
16.3.6.2 HOCHSPANNUNGSGENERATOREN 646
16.4 BETRIEBSARTEN VON WASSERKRAFTGENERATOREN 647
16.4.1 LEERLAUF 647
16.4.2 GENERATORBETRIEB 647
16.4.3 MOTORBETRIEB 648
16.4.4 UEBERGANG ZWISCHEN DEN VERSCHIEDENEN BETRIEBSARTEN 649 16.4.5
SYNCHRONISATION 650
16.4.6 INSELBETRIEB 650
16.4.7 BLINDLEISTUNGS-BZW. PHASENSCHIEBERBETRIEB 651
16.4.8 RELUKTANZBETRIEB 651
16.4.9 BELASTUNGSGRENZEN DER SYNCHRONMASCHINE 652
16.5 BEMESSUNG VON WASSERKRAFTGENERATOREN 653
16.5.1 KUEHLUNG 654
16.5.2 EINBAU UND ANORDNUNG 655
16.5.3 LAEUFERARTEN 657
16.5.4 ERREGEREINRICHTUNGEN 657
16.5.5 DIMENSIONIERUNG 658
16.5.6 DURCHGANGSDREHZAHL 659
IMAGE 11
INHALTSVERZEICHNIS XXIII
16.5.7 KURZSCHLUSSFESTIGKEIT 660
16.6 AUFBEREITUNG UND ABLEITUNG DER DREHSTROMENERGIE EINES KRAFTWERKES
663
16.6.1 LEISTUNGSBILANZ UND WIRKUNGSGRAD 664
16.6.2 TRANSFORMATOREN 664
16.6.3 EIGENVERSORGUNG 665
16.6.4 SCHALTANLAGEN UND ENERGIEABLEITUNG 665
16.7 GRUNDLAGEN ELEKTRISCHER VERBUNDSYSTEME 667
16.7.1 EINBINDUNG DER KRAFTWERKE IN DAS ELEKTRISCHE VERBUNDSYSTEM 667
16.7.2 AUFGABEN DER NETZLEITWARTE UND KRAFTWERKSEINSATZPLANUNG 669
16.7.3 GRUNDLASTDECKUNG UND REGELUNGSAUFGABEN IM NETZBETRIEB 670 16.7.4
HOCHSPANNUNGS-GLEICHSTROM-KOPPLUNG UNTERSCHIEDLICHER NETZE 672
16.7.5 ENTWICKLUNG DES STROMMARKTES 673
16.8 LITERATUR 673
17 PUMPSPEICHERKRAFTWERKE 675
17.1 ZIELSETZUNG 675
17.2 PUMPSPEICHERSYSTEME 677
17.3 HISTORISCHE ENTWICKLUNG DER PUMPSPEICHERUNG 679
17.4 BAUTECHNISCHE GESICHTSPUNKTE 680
17.5 MASCHINENTECHNISCHE GESICHTSPUNKTE 684
17.6 BETRIEBSWEISEN VON PUMPSPEICHERWERKEN 686
17.7 PUMPSPEICHERKRAFT IN DEUTSCHLAND 692
17.8 SONDERAUSFUEHRUNGEN 694
17.8.1 EXTREME FOERDERHOEHEN UND LEISTUNGEN 694
17.8.2 UNTERTAGE-PUMPSPEICHERKRAFTWERKE 695
17.8.3 MEERWASSER-PUMPSPEICHERKRAFTWERKE 696
17.8.4 LUFTSPEICHERKRAFTWERKE 698
17.8.5 PUMPSPEICHERWERK MIT DREHZAHLVARIABLEN MASCHINENSAETZEN 700 17.9
LITERATUR 702
18 WASSERKRAFT UND UMWELT 705
18.1 EINFLUESSE AUF DIE ATMOSPHAERE 707
18.2 BEEINFLUSSUNG DER OBER- UND UNTERIRDISCHEN GEWAESSER 709 18.2.1
VERAENDERUNG DER GEWAESSERCHARAKTERISTIK 710
18.2.1.1 FLIESSGEWAESSERTYPISCHE STROEMUNGSMUSTER 710
18.2.1.2 GESCHIEBE- UND SCHWEBSTOFFHAUSHALT 711
18.2.1.3 ABFLUSS- UND HOCHWASSERREGIME 714
18.2.1.4 WASSERSPIEGELSCHWANKUNGEN INFOLGE SCHWELLBETRIEB 716 18.2.1.5
WASSERSPIEGELAENDERUNGEN IN SPEICHERSEEN UND DEREN UNTERLAUF 718 18.2.1.6
FLUSSREGULIERUNG 718
IMAGE 12
XXIV INHALTSVERZEICHNIS
18.2.1.7 EISBILDUNG UND EISTRANSPORT 718
18.2.2 WECHSELWIRKUNGEN MIT DEM GRUNDWASSER 719
18.3 EINFLUESSE AUF DAS BIOLOGISCHE SYSTEM 719
18.3.1 BEDEUTUNG VON STROEMUNG UND SUBSTRAT 720
18.3.1.1 AUSWIRKUNGEN AUF DIE FISCHFAUNA 720
18.3.1.2 AUSWIRKUNGEN AUF DAS ZOOBENTHON 722
18.3.1.3 AUSWIRKUNGEN AUF DIE PFLANZENWELT 723
18.3.2 TEMPERATURREGIME 725
18.3.3 SAUERSTOFFHAUSHALT 726
18.3.4 SELBSTREINIGUNGSPROZESSE 729
18.3.5 TREIBGUT 730
18.3.6 UFER-UND STAURAUMGESTALTUNG 730
18.4 EINFLUESSE AUF DIE OBEREN BODENSCHICHTEN 732
18.5 EINFLUESSE AUF DEN BAUGRUND 732
18.6 AUSWIRKUNGEN AUF DEN MENSCHEN 733
18.6.1 LANDSCHAFT UND LEBENSUMFELD 733
18.6.2 SICHERHEITSASPEKTE 735
18.7 SPEZIELLE ASPEKTE BEI MEHRZWECKANLAGEN IN WARM-TROCKENEN REGIONEN
735
18.7.1 WASSERKRAFT UND BEWAESSERUNG 735
18.7.2 UMWELTRELEVANTE GESTALTUNGSMASSNAHMEN VON STAUANLAGEN IN
ENTWICKLUNGSLAENDERN DER WAERMEREN KLIMAZONEN 737
18.7.2.1 GESTALTUNGSPRIORITAETEN 737
18.7.2.2 GESTALTUNGS-UND PRAEVENTIONSMASSNAHMEN 738
18.7.3 ENERGETISCHE BEWERTUNG DER FLAECHEN-INANSPRUCHNAHME VON
WASSERSPEICHERN 739
18.7.3.1 SPEICHER-PARAMETER 739
18.7.3.2 ENERGETISCHES POTENZIAL VON BEWAESSERUNGSWASSER 740 18.7.3.3
POTENZIAL VON BIOMASSE IM STAURAUM 741
18.7.3.4 SPEZIFISCHES GESAMT-ENERGIEPOTENZIAL EINES WASSERSPEICHERS 741
18.7.3.5 DURCH SPEICHERKRAFTWERKE VERMIEDENE CO 2 -PRODUKTION 741
18.7.3.6 ERGEBNISSE DER VERGLEICHENDEN SPEICHERPOTENZIAL-ABSCHAETZUNG 742
18.7.4 DAS FLUSSKRAFTWERK TISZALOEK - EINE OPTIMIERTE MEHRZWECKANLAGE 743
18.8 BESONDERE UMWELTASPEKTE VON DER ERRICHTUNG BIS ZUM RUECKBAU
EINER ANLAGE 747
18.9 LITERATUR 747
19 MINDESTWASSERREGELUNGEN 751
19.1 GEBRAEUCHLICHE METHODEN ZUR MINDESTWASSERFESTLEGUNG 751 19.1.1
KENNGROESSEN 752
19.1.2 EINFACHE VERFAHREN 753
19.1.3 HABITATSIMULATIONSMODELLE 754
19.1.3.1 HINTERGRUND 754
IMAGE 13
INHALTSVERZEICHNIS XXV
19.1.3.2 FLIESSGEWAESSERHABITATE UND IHRE BESCHREIBUNG 755
19.1.3.3 SCHNITTSTELLE ABIOTIK ZU BIOTIK 756
19.1.4 ENTSCHEIDUNGSMODELLE 757
19.2 MINDESTWASSERREGELUNGEN IN DEUTSCHLAND 757
19.3 VORGEHENSWEISE ZUR BESTIMMUNG VON MINDESTWASSERREGELUNGEN 757 19.4
DAS SIMULATIONSMODELL CASIMIR 758
19.4.1 KONZEPTION IM HINBLICK AUF MINDESTWASSERREGELUNGEN 759 19.4.2
GEWAESSERSOHLE UND BENTHISCHE ORGANISMEN 760
19.4.2.1 FST-HALBKUGELMETHODE ZUR BESTIMMUNG SOHLENNAHER
STROEMUNGSVERHAELTNISSE 761
19.4.2.2 HABITATANSPRUECHE DER BENTHISCHEN ORGANISMEN 761
19.4.2.3 MODELLIERUNGSANSATZ FUER BENTHOSHABITATE UEBER DIE FST-
HALBKUGELMETHODE 762
19.4.2.4 MODELLIERUNGSANSATZ FUER BENTHOSHABITATE UEBER EINE HYDRAULISCHE
2- D-MODELLIERUNG 764
19.4.3 FREIWASSERRAUM UND FISCHHABITATE 766
19.4.3.1 FISCHE ALS ZEIGERORGANISMEN 766
19.4.3.2 PRAEFERENZFUNKTIONEN 767
19.4.3.3 FUZZY-LOGISCHER ANSATZ FUER DIE HABITATMODELLIERUNG 769 19.4.3.4
DARSTELLUNG DER HABITATEIGNUNG 771
19.4.3.5 KRITERIEN FUER DIE BEWERTUNG DER MODELLIERUNGSERGEBNISSE MIT
CASIMIR BEI MINDESTWASSERUNTERSUCHUNGEN 773
19.5 AUSWIRKUNGEN DER MINDESTWASSERABGABEN AUF DIE ENERGIEERZEUGUNG IN
WASSERKRAFTANLAGEN 777
19.6 LITERATUR 778
20 DURCHGAENGIGKEIT FUER DIE AQUAFAUNA AN WASSERKRAFTSTANDORTEN 781
20.1 FISCHAUFSTIEGSANLAGEN 783
20.1.1 WANDERKORRIDOR 784
20.1.2 ANORDNUNG VON FISCHAUFSTIEGSANLAGEN 784
20.1.3 AUSBILDUNG DES EINSTIEGS IN FISCHAUFSTIEGSANLAGEN 786
20.1.4 LEITSTROEMUNG IM EINSTIEGSBEREICH 788
20.1.5 ABFLUSS UND STROEMUNGSCHARAKTERISTIKA IN FISCHAUFSTIEGSANLAGEN 789
20.1.6 DIMENSIONIERUNG VON FISCHAUFSTIEGSANLAGEN 789
20.1.8 GESTALTUNG DER SOHLE IN FISCHAUFSTIEGSANLAGEN 790
20.1.9 AUSSTIEG AUS FISCHAUFSTIEGSANLAGEN 791
20.1.9 BETRIEBSZEITEN 792
20.1.10 WARTUNG DER FISCHAUFSTIEGSANLAGEN 792
20.1.11 STOERUNGSVERMEIDUNG UND LENKUNG DER OEFFENTLICHKEIT 792 20.2
BAUWEISEN VON FISCHAUFSTIEGSANLAGEN UND FISCHPASSIERBAREN QUERBAUWERKEN
793
20.2.1 BECKENPAESSE 794
IMAGE 14
XXVI
20.2.2 20.2.3 20.2.4 20.2.5
20.2.6 20.2.7 20.2.8 20.2.9
INHALTSVERZEICHNIS
SCHLITZ- ODER VERTICAL-SLOT-PASS RAUGERINNE-BECKENPASS
FISCHAUFSTIEGSANLAGEN IN STOERSTEINBAUWEISE DENIL- ODER GEGENSTROMPASS
AALPASS FISCHSCHLEUSE FISCHAUFZUG UMGEHUNGSGERINNE 20.2.10
SOHLENBAUWERKE 20.3 20.4
FISCHSCHUTZ- UND FISCHABSTIEGSEINRICHTUNGEN
LITERATUR
797 797 798 798 799 800 801 801 802 803
805
21 AUSFUEHRUNGSBEISPIELE 807
21.1 HOCHRHEINKRAFTWERK SAECKINGEN 807
21.2 WASSERKRAFTNUTZUNG DURCH DIE SCHLUCHSEEWERK AG 809 21.2.1
ANLAGENSYSTEM DER SCHLUCHSEEWERK AG 809
21.2.1.1 WERKSGRUPPE SCHLUCHSEE 809
21.2.1.2 WERKSGRUPPE HOTZENWALD 811
21.2.1.3 MERKMALE DES PUMPSPEICHERBETRIEBES 811
21.2.2 WERKSGRUPPE SCHLUCHSEE 813
21.2.3 WERKSGRUPPE HOTZENWALD 817
21.2.3.1 PUMPSPEICHERWERK SAECKINGEN 817
21.2.3.2 PUMPSPEICHERWERK HORNBERGSTUFE MIT KAVERNENKRAFTWERK WEHR 820
21.2.3.3 ZUBAU EINER KLEINWASSERKRAFTANLAGE 831
21.2.4 GEPLANTE AUSBAUSTUFEN DER SCHLUCHSEEWERKE 832
21.3 GROSSPROJEKT DREI-SCHLUCHTEN-KRAFTWERK AM JANGTSE IN CHINA 834
21.3.1 DER JANGTSE UND HISTORISCHE HOCHWASSERKATASTROPHEN 834 21.3.2
PROJEKTAUSLEGUNG 835
21.3.3 PROBLEMFELDER 838
21.4 KLEINWASSERKRAFTANLAGE GROSSARL 840
21.5 KLEINWASSERKRAFTANLAGE VOEHRENBACH MIT DER GEWOELBEREIHENMAUER LINACH
846
21.5.1 UEBERSICHT 846
21.5.2 KONZEPTION 847
21.5.3 STREIFLICHTER DER SANIERUNG EINES NATIONALEN BAUDENKMALES 849
21.6 LITERATUR 851
22 SYMBOLE, EINHEITEN, UMRECHNUNGSFAKTOREN 853 22.1 KENNGROESSEN UND
SYMBOLE 853
22.2 ABKUERZUNGEN 867
22.3 GRIECHISCHES ALPHABET 867
IMAGE 15
INHALTSVERZEICHNIS XXVII
22.4 EINHEITENABKUERZUNGEN 867
22.5 EINHEITEN UND UMRECHNUNGSFAKTOREN 868
AUTOREN 871
SACHVERZEICHNIS 873
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