Die preiswertest, nachhaltigste, ökologischste Stromgewinnung aus Fließgewässern inklusive Gezeiten im Wattenmeer
Ganz einfach: Mindestens zwei oder mehrere schwimmende Trommel mit Paddeln treiben nicht wie Stand der Technik Generatoren an sondern Kolbenpumpen für Wasserhochdruck. Hochdruck bedeutet viel Energie im Verhältnis zur Größe der Maschinenkomponenten = Kosteneinsparung. So wird das Presswasser gleich einer ganzen Flottille zum Ufer zu einer Sammelleitung gepumpt und treibt dort eine Peltonturbine an. Peltonturbinen sind die effizientesten und dazu preiswertesten Strommaschinen.
Kommt Treibgut, dann rollen die Trommeln einfach darüber
Ergänzt werden kann die Flottille der schwimmenden Wasserräder durch Mühlräder am Flussrand die Hochdruckpumpen antreiben und selbst Windkraftwerke können statt Generatoren Pumpen antreiben
Um zu vermeiden das Sand im Wasser Turbinenbächer beschädigt können die Anlagen auch im geschlossenen Kreislauf betrieben werden, auch mit Gefrierschutz. Sand ist der Feind aller Turbinen.
Gezeitenkraftwerke für die Nordseeküste Deutschlands
Im Wattenmeer ändert sich die Wassertiefe durch Ebbe und Flut dramatisch: Während bei Hochwasser (Flut) das Wasser die weite Wattfläche überflutet, fällt es bei Niedrigwasser (Ebbe) zurück, sodass große Bereiche trockenfallen und als Watt sichtbar werden. Der Höhenunterschied (Tidenhub) variiert je nach Ort stark, beträgt aber meist 2 bis 5 Meter. Die Gezeiten sind ein Zyklus von etwa 12,5 Stunden (6 Stunden Flut, 6 Stunden Ebbe), beeinflusst durch Mond, Sonne und vor allem Wind, der die Tiefen stark verändern kann.
Für bisherigem Stand der Technik mit Turbinen unter Wasser ist der Tidenhub mit bis zu 4 m zu gering. Die Lösung sind wiederum wie für Flusskraftwerke schwimmende Trommel die mittels Kolbenpumpen eine zentrale Peltonturbine antreiben. Presswasser zirkuliert im geschossen Kreislauf damit Algen mit der Zeit nicht die Leitungen verstopfen. Zur Rückführung des Wassers an die Zylinder kommen Kreiselpumpen zum Einsatz.
Das Problem der Turbinen mit den Richtungswechsel des Wasserflusses haben schwimmende Wasserräder nicht, die Pumpen pumpen immer.
Abschätzen welche Energie nun aus der Nordsee geerntet werden kann lasse ich Ihnen wenn sich Millionen von Wasserrädern drehen. Wenn sich die Flut umdreht dann gibt es für kurze Zeit keine Energie. Dieses Energieloch kann durch Batterien abgefangen werden. So ergibt sich verlässlich rund um die Uhr Strom.
Eine leichte dünnen Haube über den Trommeln gibt den Seevögeln die Möglichkeit zum Ausruhen und Nisten.
Ökologie in Reinstform
Einmalig bei Stromkraftmaschinen: Während in Windräder eine Unmenge von Kunststoffen verbaut sind, dazu Balsaholz durch Raubbau aus Tropenwäldern und alles nach 20 Jahren schrottreif ist, können die schwimmenden „Fässer“ aus heimischen Holz gefertigt sein. Holz hält im Wasser sehr lange, Zum Beispiel Lärche über mehrere 100 Jahre. Neben Holz kommt auch Stahl zum Einsatz. Selbst die Dichtungen der Pumpen können statt aus Kunststoff aus Leder sein. Leder bewährt sich seit der Jahrtausendwende in unseren Holzspaltern und Schmiedepressen für Messerschmiede.
Keine elektromagnetischen Felder wie bei den üblichen hydrokinetischen Strommaschinen generiert sei es durch die Kabel wie auch durch die Generatoren. Forellen und andere Fische haben ein Eisenmolekül im Gehirn zur Orientierung anhand des Magnetfeldes der Erde. Orientierung wird durch elektromagnetische Felder gestört. Dann dürfte es Fische geben die die Beute anhand des Magnetfeldes finden.
Kein Mikroplastik im Wasser durch Abrieb des Sandes.
Langsam drehende Wasserräder gefährden weder Fische noch Enten und andere Vögel.
Erlauben uns hier die Wahrheit über die hoch gepriesene Umweltfreundlichkeit der Windkraftanlagen zu schreiben, Dazu ein Video auf YouTube:
Windkraft als Biodiversitätskiller - Klimaschau 241
Es braucht nicht für unterschiedliche Strömungsverhältnisse eine eigens angepasste Pumpe
Durch Verschiebung der Verankerung der Kolbenstange längs der Kurbelwelle kann man Druck und Fördermenge regulieren
Peltonturbinen aus preiswerte Serienfertigung möglich
Kommt das Wasser vom Berghang dann müssen die Peltonturbine der verfügbaren Wassermenge und Fallhöhe neu berechnet und entsprechend als Einzelstück hergestellt werden. Immer mit Kompromisse, Die Wassermenge kann man zwar regeln aber bezüglich Druck muss man sich damit abfinden was der Berghang liefert. Vom idealen Zustand ist man mehr oder weniger entfernt.
Kommt das Wasser von den schwimmenden Wasserrädern dann bekommt man den gewünschten Wasserdruck und der ist entscheidend für die Drehzahl des Turbinenrades. Das ist auch der Grund warum kleine Peltonturbinen bis einige kWh nur für Drücke bis 35 bar angeboten werden. Die Drehzahl hängt neben dem Wasserdruck vom Durchmesser des Laufrades ab. Je größer der Durchmesser bei gegebenem Druck um so langsamer dreht es und umgekehrt. Bei kleinen Peltonturbinen würde das kleines Laufrad durchdrehen .Ein andere Grund warum Kleinturbinen nicht für höher Drücke angeboten werden liegt am Markt für Kleinturbinen. Der Markt für Kleinturbinen sind Almen und Trinkwasserleitungen aus dem Berghang und da sind Fallhöhen über 350 m nicht zu erwarten.
Turbine für unsere Zwecke mit Drücken über 100 bar brauchen Laufräder mit großem Umfang. Ist dann die Wassermenge gering dann kommt weniger abfließendes Wasser zu den Bechern, auch Löffeln genannt und bremsen so nicht die Drehzahl.
Laufrad mit großem Durchmesser ergibt große Schwungmasse und das ist für gleichbleibende Frequenz wichtig.
Schwimmende Wasserräder in Kombination mit hydrokinetischer Turbine, blau im Bild
Die schwimmenden Wasserräder sind die beste Lösung um aus der Flussmitte und Oberfläche, wo die Strömungsgeschwindigkeit am größten ist, Energie zu schöpfen. Um zusätzlich aus der Flusstiefe Energie zu schürfen bietet sich die Möglichkeit unter den schwimmenden Trommeln eine hydrokinetische ( lau im Bild) Turbine zu hängen. Also ein Propeller ähnlich einer Schiffsschraube. Dann aber mit vielen Blättern für geringe Drehzahl um Fische nicht zu schreddern. Angetrieben wird dabei nicht wie üblich bei hydrokinetischen Turbinen ein Generator sondern wiederum preiswert eine Kolbenpumpe.
Wenn die Wassertiefe gering und der Bach schmal ist.
Kostenvorteile der Energieernte mittels Kolbenpumpe und Peltonturbine wurde bereits von der technischen Uni Dresden berechnet
Allerdings kommt die Drehbewegung von einem Mühlrad über Wasser. Ob Mühlrad über Wasser oder Propeller unter Wasser ändert nichts an der Sache..Die im PDF beschriebene Bauart sieht einen Druckkessel vor um den pulsierenden Wasserfluss zu glätten. Darauf können wir verzichten denn bereits bei 3 Kolben verschwinden die Druckstöße. Das belegen Hochdruckreiniger aller Hersteller die nur drei Kolben haben und gleichmäßigen Wasserstrahl liefern.
Mueller_Wasserdruckrad für Fallhöhen unter 1 m.pdf (baw.de)
Der enorme Vorteil der Peltonturbine.
Peltonturbinen sind von allen Wasserkraftmaschinen nicht nur die preiswertesten sondern auch mit dem höchsten Wirkungsgrad. Dazu kommt die hohe Drehzahl. bis 3000 U/min. Je höher die Drehzahl um so kleiner und preiswerter der Stromgenerator. Peltonturbinen lassen sich einfach und exakt regeln, man bekommt sauberen Sinusstrom bei konstanter Frequenz und man kann so den Strom direkt ins Netz einleiten. Sind Gutmütig wenn das Wasser in Stößen kommt und der Druck von den Sollwerten abweicht..
Langlebigkeit der Peltonturbinen und Pumpen.
Peltonturbine drehen zuverlässig mit geringen Wartungskosten auch über 100 Jahre. Das gilt auch für Kolbenpumpen und Propeller..Sind genannte Maschinen doch irgendwann zu verschrotten, dann werden sie einfach eingeschmolzen und ergeben keinen Sondermüll.
Kein Stromverzicht bei Renaturierung von Flusskraftwerken
Renaturierung der Flüssen bedeutet nicht Verzicht auf die zuvor gewonnene Energie. Pumpenlösung macht´s möglich.
Wird ein Bach oder Fluss renaturiert dann gilt auch der Abriss der Staumauern. Übrig bleiben die Turbinen. Und diese können mit der von uns vorgeschlagenen Pumpentechnik mit schwimmenden Wasserrädern weiter verwendet werden.
Frage an KI: EU Vorgaben zur Renaturierung von Flüssen
Die EU gibt die Renaturierung von Flüssen als Ziel vor, insbesondere durch die EU-Renaturierungsverordnung (Nature Restoration Law), die bis 2030 25.000 Kilometer Flusskilometer renaturieren und frei fließen lassen will. EU-weit besteht eine Verpflichtung, den „guten Zustand“ von Gewässern zu erreichen, wobei das Verschlechterungsverbot gilt und Verbesserungsgebote zur Renaturierung und Wiederherstellung bestehen. Renaturierungsmaßnahmen umfassen den Rückbau von Querbauwerken, die Schaffung von mehr Raum für den Fluss, die Reduzierung der Stoffbelastung und die Schaffung von Rückzugsräumen wie Altwässern.
Weiter Frage an KI: Wer ist in der EU zuständig für Renaturierung von Flüssen?
Die Zuständigkeit für die Renaturierung von Flüssen liegt sowohl bei der Europäischen Union als auch bei den Mitgliedstaaten und deren regionalen bzw. nationalen Behörden. Die EU setzt die rechtlichen Rahmenbedingungen, wie das Renaturierungsgesetz (Nature Restoration Law), und die Mitgliedstaaten sind für die konkrete Umsetzung der Maßnahmen auf nationaler Ebene verantwortlich.
Also nicht nur national sondern auch Regional.
Links zu einigen Portalen betreffend Renaturierung von Flüssen
Renaturierungen von Bach- und Flussläufen - noch viel zu tun | FAIReconomics (fair-economics.de)
Gewässerrenaturierung: Start | Umweltbundesamt
/www.sueddeutsche.de/wissen/fluesse-europa-staudamm-oekosystem-fische-1.5165765
Staudamm-Rückbau: Zweite Chance für die Verdammten - Spektrum der Wissenschaft
Flussrenaturierung: Ein Experiment mit ungewissem Ausgang - SZ.de (sueddeutsche.de)
Die militärische Komponente
Windräder sind eine Zielscheibe für die Artillerie und bereits kleine Drohnen können sie zu Schrott verwandeln. Schwimmende Wasserräder eines Schwarmes könne auch von Drohnen zerstört werden, einzeln, aber nicht der gesamte Schwarm. Peltonturbinen kann man können durch Versenken im Boden versteckt werden. Dazu kommt das die schwimmenden Wasserräder wenig kosten und dem Feind die Drohnen auch etwas kosten.
Das enorme ungenutzte Energiepotential das in Flüssen steckt
Weltweit gibt es über 50.000 große Staudämme, aber nur ein winziger Teil davon wird für die Stromproduktion genutzt. Genau das wollen Forschende aus den USA ändern und damit 78 Gigawatt an Wasserkraft gewinnen. Das ist in etwa die Leistung von 56 Atomkraftwerken! Das Ganze soll relativ einfach gehen und dadurch CO2 eingespart und größere Eingriffe in die Natur vermieden werden.
Dies sagt der Wissenschaftsyoutuber Jacob Beautemps des Produktionsunternehmen für das öffentliche Fernsehen
i&u TV Produktion GmbH
Riesige ungenutzte Energiequelle: SO VIEL steckt in alten Staudämme!
https://www.youtube.com/watch?v=IDKy5P-mLec
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In Deutschland – allein die wichtigsten 20 deutschen Flüsse: • Gesamtlänge von 11.350 km Gesamtwasservolumenstrom bei einem mittleren Normalpegelstand von 7.695 m3/s • mittleren Strömungsgeschwindigkeit von cm = 1,8 m/s (Bereich von cm = 1,1 m/s bis 3,5 m/s) Leistung des Wassers von ca. 40,64 MW
Diese Textpassage entnehmen wir aus:
Unser Kommentar: Da hydrokinetische Turbinen für die Natur neutral sind bietet sich die Möglichkeit jeden Meter der Flussläufe von den Alpen bis zum Meer zu nutzen und so summiert sich die geerntete Energie weit über dem was ein weiterer Ausbau der Windenergie bringen würde.
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Allein in Bayern existieren gut 4.200 Wasserkraftanlagen mit einer installierten Gesamtleistung von gut 2,9 GW (Gigawatt). (Inklusive Pumpspeicherkraftwerke).
https://www.lfu.bayern.de/wasser/wasserkraft/index.htm
Darunter sind viele Kleinkraftwerke in höheren Lagen mit empfindlichem Ökosystem und dort könnte man mit der Renaturierung einen Anfang wagen.
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Nichts ist patentiert, Nachahmung dem Klimawandel zu Liebe erwünscht
Die gesamte Technik ist so einfach und anspruchslos das damit selbst die ärmsten Länder der Welt zurecht kommen.
Die Idee mit schwimmenden Trommeln ist brandneu und noch nicht in Einsatz. Hoffen nun auf die Möglichkeit einer Pilotanlage
Öffentliche Gelder braucht es nicht, Anlagen nach unserem Konzept amortisieren sich in wenigen Jahren. Peltonturbinen sind Handelsware. Die schwimmenden Wasserräder können vor Ort von Holz oder Metallbetrieben hergestellt werde. Was es noch braucht ist der politische Wille für die Genehmigungen.
Flusskraftwerke wie gehabt sind ausgereizt und es werden keine neuen mehr gebaut, jedenfalls in Europa. Wie schädlich die Wasserkraft für die Natur ist.
https://www.spektrum.de/news/wasserkraft-das-sterben-der-stauseen/1969555
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Das Video ist von Spektrum der Wissenschaft und trägt den Titel: Die unangenehme Wahrheit über Wasserkraft
https://www.youtube.com/watch?v=rsSwX6hCJrs
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Ein Vortrag von: Prof. Klement Tockner, Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung / Goethe-Universität Frankfurt
am 20. Nov. 2023 in IHK für München und Oberbayern, Max-Joseph-Straße 2, 80333 München
ab min 11, zuvor allgemeines zur Artenvielfalt.
Untertitel des Video: Rückgang der Artenvielfalt – was bedeutet das für Wirtschaft und Gesellschaft?
Betreffend Bayern auf focusonline am 20.05.2024
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Weiterer Nachteil der Staudämme:
Durch Albedo strahlen Wasserkraftwerke nicht zurück
https://www.uibk.ac.at/de/newsroom/2021/wasserkraft-ist-nicht-per-se-klimaneutral/
Dass die Albedo von Seen deutlich niedriger ist, als jene der meisten terrestrischen Ökosysteme, war bisher bekannt. Dass dieser Unterschied einen teilweise beträchtlichen Teil der CO2-Einsparungen durch Wasserkraft zunichtemacht, wurde bisher nicht erforscht. https://www.global2000.at/wasserkraft
Der größte Nachteil der Staudämme
Beton hält 100 Jahre oft auch wesentlich länger oder auch kürzer . Hängt bei Staudämmen von vielen Faktoren ab. Ob die Dämme wesentlich dicker sind als notwendig, ob Wechselbelastung durch stark schwankende Wasserstände. So sind in Deutschland fast alle Autobahnbrücken sanierungs- oder abbruchreif. Die Vibrationen der LKS sind die Ursache.
www.gutefrage.net/frage/warum-ist-beton-nur-80-jahre-haltbar
https://www.scinexx.de/news/technik/wie-lange-haelt-beton/
Ob die Energiewende bis 2050 ohne den sich anbahnenden Ausfall der Wasserkraft gelingt?
Auch wenn alle Staudämme regelmäßig kontrolliert werden, dann ist das keine 100 % Garantie für einen Dammbruch. Was, wenn zum ein Staudamm nachgibt? Wer trägt die Verantwortung? Techniker können zwar minimale geometrische Veränderungen des Stauwerks messen, Einsicht in den Beton gibt es nicht. Angesicht des Alter die Staudämme und was KI zur Langlebigkeit des Beton sagt wäre zur Vorsorge die Schleifung die Staudämme und Renaturierung des Flusslaufes angesagt und Fische, die vom Aussterben bedroht sind, hätten wieder Lebensraum. Auch nur ein leichtes Erdbeben könnte ein Auslöser sein das der altersschwache Beton bröckelt. Ob der Beton bei der Errichtung der Staudämme die Qualität von Heute hat?
Niemand soll sagen können man habe es nicht gewusst denn das Beton nur max. 100 Jahre Hält ist schon seit je Stand der Staudammtechnik und nicht erst seit es KI gibt.
Also die großen Staudämme sind in den Alpen und nicht nur dort sondern Europaweit abbruchreif.
Die Frage dabei ist wieviel Energie, mit CO2 als Folge, braucht es für den Abriss und Neubau?, Wohin mit den Abbruchmaterial? Woher soll die Energie kommen für den Neubau der Staudämme? Woher soll der Strom kommen wenn der Strombedarf in der Zeit des Abrisses und Neubaues durch E-Autos , Wärmepumpen und Rechner für KI steigt?
Ist eine Wiederrichtung der Staudämme angesichts der Notwendigkeit der Renaturierung gerechtfertigt?
Energieernte von der Quelle bis ins Flachland und welche Energie zur Zeit verloren geht, aber nicht bei unseren schwimmenden Kraftwerken
Nur ein Teil des Wassers, das im Gebirge in Stauseen gesammelt wird, wird mit großem Höhenunterschied zu den Turbinen geleitet, ein Restwasser fließt als Bach weiter um den Fischen ein Überleben zu ermöglichen. Bis dann beide Gewässer wieder vereint werden, vergrößert sich der Bach und man hat wieder Wasser für weitere Kraftwerke, bei geringerem Gefälle für Laufwasserkraftwerke. Damit die Fische dann stromaufwärts schwimmen können wird bei Laufwasserkraftwerken ein Teil des Wassers über Treppen oder andere Baulichkeiten geleitet. Laufwasserkraftwerke sind sehr teuer und man muss abwägen ob eine Investition sich rechnet..Ein starker Eingriff in die Natur sind sie allemal..Fischereiverbände beklagen das bei Laufwasserkraftwerken trotz Versprechen der Betreiber immer noch Fische zu Schaden kommen.
Wartung der schwimmenden Wasserräder
Lockert man eines der Seile der Verankerung am Ufer dann treibt die Wasserströmung die Anlage auf das gegenseitige Ufer. Kolbenpumpe kann man dann zur Revision einfach ausbauen. Mehr hat das Flusswasserrad nicht. Was nicht ist kann nicht kaputt gehen
Da punkten wir gegenüber den Kraftwerken unter Wasser. Nahe den Flussufern ist die Wassertiefe generell gering. So kann man die sperrigen Propellerkraftwerke nicht einfach an Land ziehen. Unsere schwimmenden Wasserrädern aber schon.
Pumpen können ohne sie zu öffnen einfach ausgetauscht werden.
Füllung von Speicherbecken.
Nicht nur in den Alpen steigt der Bedarf an Speicherbecken und nicht immer kommt genügend Wasser aus Zuflüssen. Pumpen die durch E-Motoren angetrieben werden und das Wasser aus Flüssen und Bächen ansaugen sollen es dann richten. Mit Kolbenpumpen kann man das Wasser auch über einer Fallhöhe von 1.000 m pressen.
Nord-Süd-Stromtrassen doppelt genutzt
Die Stromtrassen von Nord nach Süd sind gedacht das Windarme Bayern mit Strom aus nördlichen Windkraftwerken zu versorgen. Bayern hat reichlich viele Fließgewässer und das bedeutet viel Strom mittels Flussbettturbinen. Wenn im Norden keine Wind weht, dann könnten Bayern nachhelfen..