Optimierung der Flexibilität von alpinen Kleinwasserkraftwerken
Im Zuge der Energiewende spielen kleine Wasserkraftwerke eine Schlüsselrolle bei der dezentralen und erneuerbaren Stromerzeugung. Ihr flexibler Betrieb, der notwendig ist, um den Bedarf des Netzes zu decken, führt jedoch zu hydraulischen und mechanischen Belastungen, die manchmal nur unzureichend verstanden werden. Das BFE-Projekt P+D SmallFLEX Goms zielt darauf ab, das dynamische Verhalten einer alpinen Wasserkraftanlage, die unterschiedlichen Betriebsregimen unterliegt, besser zu verstehen und zu charakterisieren.
Das Projekt verfolgt drei Hauptziele:
- Transiente Regime analysieren im Zusammenhang mit Lastwechseln
- Charakterisierung von instationären Phänomenen (Druckschwankungen, Wirbel, Instabilitäten)
- Die Auswirkungen von Flexibilität bewerten auf die Leistung und Haltbarkeit der Ausrüstung
Das Endziel ist die Bereitstellung von Hilfsmitteln für den Betrieb, mit denen die Flexibilität erhöht werden kann, ohne die Zuverlässigkeit der Anlagen zu beeinträchtigen.
Das SmallFlex Goms-Projekt zielt zunächst darauf ab, die im SmallFLEX-Projekt für das Kraftwerk KWGO ermittelten flexiblen Betriebsmodi zu bestätigen und umzusetzen, indem diese Modi unter realen Betriebsbedingungen angepasst und validiert werden. Unter Anwendung der für KWGO entwickelten Methodik wurde eine umfassende Bestandsaufnahme der Kleinwasserkraftwerke in der Region Goms durchgeführt, um Standorte mit zusätzlichem Flexibilitätspotenzial zu identifizieren und zu klassifizieren. Für die aussichtsreichsten Standorte, KW Merezenbach und KW Mörel, wurde eine detaillierte hydraulische Analyse der technischen Grenzen durchgeführt, die durch kurzfristige Prognosen der hydrologischen Zuflüsse, des Solarpotenzials und der lokalen Windproduktion in dieser Region ergänzt wurde. Parallel dazu wurden die Risiken der Luftverschleppung mithilfe von Modellversuchen und numerischen Simulationen untersucht, und im Rahmen von Feldtestkampagnen wurden die tatsächlichen Betriebskapazitäten der Anlagen erkundet. Die Vorteile der Integration dieser flexiblen Anlagen in ein virtuelles Kraftwerk (VPP), das Wasserkraft, Photovoltaik, Windenergie und Speicher kombiniert, wurden ebenfalls untersucht. Schließlich wird derzeit ein Geschäftsmodell entwickelt, um die wirtschaftlichen Gewinne aus der Einführung dieser neuen Betriebsarten zu schätzen.
Quelle: C. Streule, ETHZ-VAW, Konferenz Hydro 2025
