(pressebox) Nürnberg, 05.11.2009,
Eine Verbesserung des Wirkungsgrads um zehn bis zwanzig Prozent ermöglicht der mit moderner Leistungselektronik ausgestattete Stromrichter, der derzeit im Wasserkraftwerk Kernmühle bei Roßtal getestet wird.
Am 9. Juni stellten die Professoren Norbert Graß und Armin Dietz mit ihrem Team vom Institut für Leistungselektronische Systeme (ELSYS) der Georg-Simon-Ohm-Hochschule, Nürnberg, die Funktionsweise des von ihnen entwickelten Prototyps für Kleinstwasserkraftwerke vor. Finanziert wird dieses innovative Projekt von Kunden, die sich für das N-ERGIE Ökostromprodukt STROM PURNATUR entschieden haben.
Funktionsweise des Stromrichters
Während bei großen Kraftwerken Synchrongeneratoren eine optimale Ausnutzung der Wasserkraft bewirken, werden bei kleinen Kraftwerken mit bis zu 50 Kilowatt Leistung meist Asynchrongeneratoren eingesetzt. Aufgrund der durch die Netzspannung weitgehend vorgegebenen Generatordrehzahl verringert sich der Wirkungsgrad der Turbine bei niedrigem Wasserstand überproportional. Der entwickelte Maschinenumrichter entkoppelt die Drehzahl des Generators vom Stromnetz. Seine Elektronik sorgt dafür, dass der Generator auch bei niedrigen Wasserständen stets die maximal mögliche Strommenge erzeugen kann, was die deutliche Effizienzverbesserung des Wasserkraftwerks bewirkt.
Verknüpfung von Forschung und Lehre
Unter der Anleitung der beiden Professoren und ihren wissenschaftlichen Mitarbeitern am ELSYS, Michael Absalon und Michael Hausmann, widmete sich eine Gruppe von drei Studenten ein Semester lang sechs bis acht Stunden wöchentlich diesem Projekt. Sie entwickelten und bauten den Stromrichter sowie die Steuerung, an die hohe Anforderungen in puncto Schnelligkeit und Störungssicherheit gestellt werden. Außerdem programmierte das Team die Software, die das gesamte Energiemanagement regelt. Beispielsweise hilft sie, die Drehzahl des Generators so einzustellen, dass die Turbine die größtmögliche Leistung abgeben kann.
"Die enge Verbindung von Forschung und Lehre sehen wir neben der eigentlichen technischen Entwicklung als größten Gewinn des Projekts", erläuterte Reinhard Gotzig, Produktmanager bei der N-ERGIE. So übten die Studenten Teamarbeit, lernten Projektmanagement in der Praxis anzuwenden und erhielten Anregungen für ihre Diplomarbeit.
Martin Horneber, der die 1676 gegründete Kernmühle in der vierten Generation betreibt, ist vom Ergebnis des Projekts begeistert. "Bei niedrigem Wasserstand wird der Generator nun nicht mehr abgeschaltet, sondern mit deutlich abgesenkter Drehzahl weiter betrieben. Dadurch steigt die Stromausbeute. Die Handhabung ist einfach, zuverlässig und mit Sicherheitsnetz; d.h., ich kann im Bedarfsfall jederzeit per Knopfdruck auf Normalbetrieb umstellen", betonte er.
Vom Forschungsprojekt zum Serienprodukt
Das Marktpotenzial für die Neuentwicklung ist mit derzeit ca. 2000 Kleinstwasserkraftwerken in Deutschland groß. Mehrere namhafte Unternehmen signalisierten bereits ihr Interesse an einer Weiterentwicklung des Prototyps bis zur Serienreife. Nach Beendigung der Testphase in der Kernmühle im Herbst 2009 könnte das Serienprodukt Ende 2010 auf den Markt kommen.
Ein Cent pro Kilowattstunde – große Wirkung
Der Stromrichter für Kleinstwasserkraftwerke ist das erste Projekt, das von STROM PURNATUR Kunden gefördert wird. Das 2007 eingeführte Naturstromangebot der N-ERGIE stammt ausschließlich aus Wasserkraft, die in Hammer an der Pegnitz und in Melk (Österreich) an der Donau CO2-frei erzeugt wird. Ein Cent pro verkaufte Kilowattstunde wird in zukunftsweisende Umweltprojekte in der Region investiert. In die Entwicklung des Stromrichters floss die Fördersumme für das Jahr 2007. Sie betrug 31.000 ?.
Aufgrund des steigenden Interesses an dem Ökostromprodukt stehen aus 2008 bereits rund 46.000 ? zur Verfügung. Derzeit werden verschiedene Projekte geprüft. Jeder STROM PURNATUR Kunde erhält einen Bericht über die Verwendung der Mittel.
Förderung der Wasserkraft hat Tradition
Die Nutzung der Wasserkraft zählt zu den umweltverträglichsten Formen der Energiegewinnung. Deshalb förderten bereits die N-ERGIE Vorgänger-Unternehmen seit 1990 die Stromerzeugung aus Kleinwasserkraftanlagen. Diese Tradition setzt die N-ERGIE mit ihrem CO2-Minderungsprogramm fort: Damit unterstützt sie Kunden, die im N-ERGIE Netzgebiet Kleinwasserkraftanlagen neu errichten, bestehende Anlagen erneuern oder stillgelegte Anlagen wieder in Betrieb nehmen mit einem Investitionskostenzuschuss von bis zu 2.500 ?. Weitere Informationen dazu sind auf den Internetseiten unter www.n-ergie.de zu finden.
Ende 2008 waren im Netzgebiet der N-ERGIE 139 Anlagen zur Stromerzeugung aus Wasserkraft in Betrieb, die rund 123.000 Megawattstunden in das N-ERGIE Netz einspeisten. Unter den regenerativen Energieträgern nahm die Wasserkraft 2008 mit einem Anteil von 13,3 Prozent hinter Biomasse, Solar und Windkraft den vierten Platz im N-ERGIE Netzgebiet ein.
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