Daten
Kommune
Hürtgenwald
Größe
2,5 MB
Erstellt
26.01.12, 12:03
Aktualisiert
26.01.12, 12:03
Stichworte
Inhalt der Datei
STANDORTSCREENING FÜR
WASSERSPEICHERKRAFTWERKE
IN DEUTSCHLAND
Erläuterungsbericht
Trianel
Standortscreening für Wasserspeicherkraftwerke in Deutschland
Erläuterungsbericht
Inhaltsverzeichnis
Seite
1
Veranlassung und Auftrag
4
2
Vorgehensweise beim Standortscreening
5
3
Grundlagen
3.1 Grundprinzip der Wasserspeicherkraftwerke
3.2 Vorhandene Wasserspeicherkraftwerke in Deutschland
6
6
7
4
Deutschlandweites GIS-gestütztes Standortscreening
4.1 Für die Suche maßgebende Standortfaktoren
4.1.1 Technische und wirtschaftliche Faktoren
4.1.2 Genehmigungsrelevante Faktoren
4.1.3 Erforderliche Überprüfungen in weitergehenden Schritten
4.2 Vorgehensweise bei der Bearbeitung
4.3 Ergebnisse des GIS-Screenings
10
10
10
11
12
12
14
5
Standortanalyse im Bereich vorhandener Talsperren
5.1 Gegenstand der Talsperrenanalyse
5.2 Vorgehensweise und Ergebnisse
18
18
18
6
Standortbewertung
6.1 Gegenstand und Methodik der Bewertung
6.1.1 Kraftwerksleistung
6.1.2 Spezifische Kosten
6.1.3 Konfliktpotenzial
6.2 Vorläufige Rangfolge der Standorte
23
23
23
24
25
27
2
Trianel
Standortscreening für Wasserspeicherkraftwerke in Deutschland
Erläuterungsbericht
Verwendete Unterlagen
[1]
TAB - Büro für Technologiefolgenabschätzung beim Deutschen Bundestag
Energiespeicher – Stand und Perspektiven
Sachstandsbericht zum Monitoring „Nachhaltige Energieversorgung“
Arbeitsbericht 123, Februar 2008
[2]
Konsortium DEWI / E.ON Netz / EWI / RWE Transportnetz Strom / VE Transmission
Energiewirtschaftliche Planung für die Netzintegration von Windenergie in Deutschland an Land und Offshore bis zum Jahr 2020
Studie im Auftrag der Deutschen Energie-Agentur GmbH (dena)
Endbericht Köln, 24. Februar 2005
[3]
GIESECKE, J., MOSONYI, E.
Wasserkraftanlagen
4. Auflage, 2005, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg
[4]
WIKIPEDIA ENZYKLOPÄDIE.
Talsperren Deutschlands
[5]
VATTENFALL EUROPE GENERATION AG & CO. KG
Informationsblatt über das Pumpspeicher-Kraftwerk Goldisthal
April 2004
[6]
KACZYNSKI
Stauanlagen, Wasserkraftanlagen
1. Auflage, 1991, Werner-Verlag GmbH, Düsseldorf
[7]
BÖRNER, R.
Speicherkraftwerke – Vorlesungsmanuskript
Darmstadt: Institut für Wasserbau der TH Darmstadt
3
Trianel
Standortscreening für Wasserspeicherkraftwerke in Deutschland
Erläuterungsbericht
1
Veranlassung und Auftrag
Energiebedarf und Energieerzeugung unterliegen Schwankungen, auf die zur Aufrechterhaltung der Energieversorgung mit besonderen Maßnahmen reagiert werden muss. Eine wesentliche Maßnahme ist dabei die Energiezwischenspeicherung. Mit zunehmender Verwendung
regenerativer Energieträger ergeben sich größere Schwankungen bei der Energieerzeugung,
so dass der Bedarf für Energiezwischenspeicherungen wächst.
Trotz zahlreicher neuer Entwicklungstrends wird bei der Energiezwischenspeicherung nach
wie vor auf die bewährte Technik der Wasserspeicherkraftwerke zurückgegriffen. Das Prinzip
beruht darauf, dass ein Wasserspeichervorrat aus Talsperren oder anderen Unterbecken bei
Energieüberschuss in höher gelegene Becken (Oberbecken) gepumpt wird (siehe auch [1]
und [3]). Bei erhöhtem Energiebedarf kann die in den Oberbecken zwischengespeicherte
potenzielle Energie des Wassers über Turbinentechnik in elektrische Energie zurückverwandelt werden. Die Wirkungsgrade der neueren Wasserspeicherkraftwerke liegen bei rd. 80%.
Die Errichtung von Wasserspeicherkraftwerken stellt hohe Anforderungen an geeignete
Standorte und ist oftmals mit erheblichen Eingriffen in die Umwelt verbunden. Daher wurde
bisher davon ausgegangen, dass in Deutschland geeignete Standorte bereits ausgenutzt
seien und der Neubau von Wasserspeicherkraftwerken nicht in Frage käme (siehe hierzu z.B.
Ausführungen in [2]). Dementsprechend lag der Schwerpunkt in der Vergangenheit auf der
technischen Verbesserung bestehender Anlagen.
Aufgrund der wachsenden Bedeutung der Energiezwischenspeicherung und weil inzwischen
moderne GIS-gestützte Methoden zur Standortsuche zur Verfügung stehen, wurde die Björnsen Beratende Ingenieure GmbH am 06.10.2009 von der Trianel GmbH beauftragt, ein Standortscreening für neue Wasserspeicherkraftwerke in Deutschland durchzuführen.
4
Trianel
Standortscreening für Wasserspeicherkraftwerke in Deutschland
Erläuterungsbericht
2
Vorgehensweise beim Standortscreening
Eine deutschlandweite Standortsuche für Wasserspeicherkraftwerke erfordert eine weitestgehend automatisierte Vorgehensweise, die im vorliegenden Fall durch ein GIS-gestütztes
Standortscreening umgesetzt wird.
Wesentlich sind dabei Vorgaben zur Auswahl bzw. Anordnung der erforderlichen Speicherbecken. Bisherige Wasserspeicherkraftwerke nutzen in der Mehrzahl vorhandene Talsperren als
Unter- oder Oberbecken. Derartige Möglichkeiten sind aber weitgehend ausgeschöpft und
neue Talsperren sind kaum noch genehmigungsfähig. Das Standortscreening wird daher nicht
auf die Suche nach neuen Talsperrenstandorten mit dem dafür anzunehmenden Einstau von
Fließgewässern ausgerichtet. Stattdessen orientiert sich das Screening auf geeignete, möglichst ebene Flächen, bei denen es sich nicht nur um vorhandene Wasserflächen handeln
kann sondern auch um Geländeformationen, die für den Bau neuer, künstlicher Speicherbecken in Frage kommen.
Talsperren und deren umgebende Bereiche, die für die Energiezwischenspeicherung bereits
derzeit genutzt werden oder möglicherweise noch für eine Speicherkraftwerks-Nutzung in
Frage kommen, befinden sich überwiegend in Schutzgebieten, die als Ausschlusskriterien für
das Standortscreening definiert sind. Somit können praktisch keine Talsperrenstandorte im
Screening aufgefunden werden. Um dennoch einen Überblick über die weitergehenden Nutzungsmöglichkeiten dieser besonderen, ggf. auch als vorbelastet geltenden Standorte, zu
ermöglichen, wird ergänzend zum Screening eine Analyse der größeren Talsperren vorgenommen.
Abschließend erfolgt eine Gesamtbewertung aus den Einzelergebnissen des Screenings und
der Talsperrenanalyse unter Berücksichtigung verschiedener Kriterien wie z.B. der Einschätzung des Konfliktpotenzials am jeweiligen Standort.
5
Trianel
Standortscreening für Wasserspeicherkraftwerke in Deutschland
Erläuterungsbericht
3
Grundlagen
3.1
Grundprinzip der Wasserspeicherkraftwerke
Die Bereitstellung der elektrischen Energie muss an den schwankenden Energiebedarf mit
höchst flexiblen Kraftwerken angepasst werden, die neben der Spitzenlastdeckung auch eine
Feinregelung im Gesamtnetz des Kraftwerksverbundes übernehmen. Hierzu bieten sich in
einem die Wasserkraft einschließenden Verbundnetz die hydraulischen Wasserspeicherkraftwerke an (auch Pumpspeicherkraftwerke genannt [1] ). Die aus dem Energieverbund
herrührenden Aufgaben der Wasserspeicherkraftwerke sind u.a.:
•
Ausgleich (tages-, wochen- oder jahresweise) zwischen Energieüberschuss und
Energiebedarf
•
Frequenzhaltung
•
Blindleistungs- bzw. Phasenausgleichsbetrieb
•
Überbrückung plötzlicher Kraftwerksausfälle im Verbundnetz.
Das Prinzip der Speicherkraftwerke beruht darauf, dass Wasser aus Talsperren oder anderen
Unterbecken in hochgelegene Speicherbecken gepumpt wird, bei denen es sich im Einzelfall
ebenfalls um Talsperren handelt. Die im Oberbecken zwischengespeicherte potenzielle Energie des Wassers kann über Turbinentechnik zurück gewonnen werden (siehe Abbildung 1, in
der die hydraulischen Zusammenhänge exemplarisch für die Energierückgewinnung angegeben sind).
VOB
H
Q
UB
L
PT = ρ * g * H * Q * ή
VOB = Q * Td
PT
H
Q
ή
L
VOB
Td
= Leistung der Turbine
= Fallhöhe
= Duchfluss
= Wirkungsgrad
= Abstand Ober- und Unterbecken
= Volumen Oberbecken
= tägliche Betriebszeit der Turbine
Abbildung 1: Schematische Darstellung eines Pumpspeicherkraftwerkes am Beispiel
Goldisthal [5] mit Angaben zur Ermittlung der Turbinenleistung
Teilweise werden für Pump- und Turbinenbetrieb auch kombinierte Maschinen, sogenannte
Pumpenturbinen, verwendet.
6
Trianel
Standortscreening für Wasserspeicherkraftwerke in Deutschland
Erläuterungsbericht
Zur Vermeidung von Kavitation an den Laufrädern und Vibration kommt der richtigen Tiefenlage der Pumpen oder Pumpenturbinen eine große Bedeutung zu. Wie die Ausführungen von
[6] und [7] zeigen, hängt die erforderliche Zulaufdruckhöhe und damit die erforderliche Tiefenlage der Pumpen bzw. Pumpenturbinen von der Förderhöhe hgeo und der spezifischen Drehzahl nq der Maschine ab (siehe auch Abbildung 2).
Abbildung 2: Erforderliche Zulaufdruckhöhe für einstufige, einflutige Pumpen und
Pumpenturbinen aus [6] nach [7] (Schraffierte Fläche: Allgemeiner
Anwendungsbereich)
Je nach Anwendungsfall reicht eine rel. geringe erforderliche Zulaufhöhe aus, so dass es ggf.
möglich ist, die Maschinen in einem kostengünstigen Schachtbauwerk nahe dem Unterbecken
aufzustellen. Oftmals müssen die Maschinen jedoch zwischen Unter- und Oberbecken in tief
gelegenen Kavernenbauwerken untergebracht werden.
3.2
Vorhandene Wasserspeicherkraftwerke in Deutschland
Derzeit sind in Deutschland rd. 30 Wasserspeicherkraftwerke in Betrieb, die sich überwiegend
auf den Bereich der Mittelgebirge konzentrieren und zum Teil auch natürlichen Zufluss nutzen.
Das Leistungsvermögen reicht je nach Kraftwerk von wenig mehr als 1 MW bis rd. 1.000 MW
bei Fallhöhen zwischen rd. 50 und 600 m. Der Mittelwert der Kraftwerksleistungen liegt bei rd.
220 MW (siehe Tabelle 1 und Abbildung 3).
7
Trianel
Standortscreening für Wasserspeicherkraftwerke in Deutschland
Erläuterungsbericht
Tabelle 1:
Übersicht der Wasserspeicherkraftwerke in Deutschland mit eine
Turbinenleistung von >10 MW aus [3]
StandortNr.
2
1
3
4
6
5
7
11
12
14
8
9
17
19
18
13
23
10
22
20
24
25
23
21
16
26
27
Wasserspeicherkraftwerk
Markersbach
Goldisthal
Wehr
Waldeck 2
Hohenwarte II
Säckingen
Erzhausen
Langenprozelten
Koepchenwerk Herdecke
Rönckhausen
Witznau
Happurg
Niederwartha
Häusern
Geesthacht
Waldeck 1
Rabenleite (Reisach)
Waldshut
Wendefurth
Glems
Leitzachwerk 1
Leitzachwerk 2
Hohenwarte I
Bleiloch
Rabenleite (Tanzmühle)
Schwarzenbachwerk
Maxhofen-Oberberg
P-Turbine
[MW]
1150,0
1060,0
992,0
440,0
320,0
353,0
220,0
168,4
150,0
140,0
220,0
160,0
120,0
144,0
105,0
140,0
100,0
176,0
80,0
90,0
51,0
49,2
62,8
80,0
35,0
45,0
10,4
P-Pumpe
[MW]
1150,0
1140,0
1000,0
476,0
310,0
301,0
230,0
154,0
150,0
140,0
128,0
126,0
117,6
104,0
96,0
96,0
84,0
80,0
72,0
68,0
40,0
38,0
34,0
32,0
24,5
18,0
10,8
ETA
[%]
73,0
k.A
76,0
k.A
68,0
76,8
74,0
k.A
64,9
75,1
61,0
72,0
k.A
k.A
68,0
64,0
75,0
65,0
71,0
72,5
k.A
66,0
k.A
k.A
69,0
55,5
65,0
H
V-OB
[m]
[Mio. m³]
288,3
6,46
302,0
12,00
626,0
4,40
329,0
4,40
303,8
3,30
413,0
2,00
293,0
1,57
310,4
1,57
165,0
1,53
266,0
1,00
250,0
1,30
211,9
1,80
142,5
1,98
205,0
108,00
83,0
3,30
296,0
0,76
188,0
1,50
160,0
1,35
125,6
1,80
292,0
0,90
128,0
2,10
127,0
2,10
56,5
182,00
49,4
215,00
122,0
1,50
368,0
14,29
220,0
0,25
Als Unterbecken werden entweder vorhandene Talsperren oder künstliche Becken im Flussuferbereich genutzt. Die Oberbecken sind überwiegend als künstliche Becken mit Ringdämmen auf Hochebenen ausgeführt.
Aus den Daten der bestehenden Wasserspeicherkraftwerke wurde abgeleitet, dass die Zielgröße für die Suche eine Leistung von ca. 150 bis 250 MW, eine Fallhöhe von 150 bis 250 m
und ein Volumen der Becken zwischen 2 und 4 Mio. m³ ist. Dies entspricht dem Bereich, in
dem sich auch die Daten der meisten bestehenden Anlagen bewegen.
8
Trianel
Standortscreening für Wasserspeicherkraftwerke in Deutschland
Erläuterungsbericht
Abbildung 3: Standorte vorhandener Wasserspeicherkraftwerke in Deutschland
9
Trianel
Standortscreening für Wasserspeicherkraftwerke in Deutschland
Erläuterungsbericht
4
Deutschlandweites GIS-gestütztes Standortscreening
4.1
Für die Suche maßgebende Standortfaktoren
Üblicherweise richtet sich die Standortwahl für Wasserspeicherkraftwerke nach einer Vielzahl
von lagespezifisch unterschiedlich ausgeprägten Standortfaktoren wie zum Beispiel Speichermöglichkeiten und Höhenunterschiede. Für ein deutschlandweites Standortscreening können
nicht alle Standortfaktoren berücksichtigt werden, da ansonsten die Datenbeschaffungskosten
unverhältnismäßig hoch ansteigen. Daher sind maßgebende Standortfaktoren zu ermitteln, die
in wirtschaftlicher Art und Weise analysiert werden können. Außerdem sind für die Analyse
bestimmte Such- bzw. Grenzwertvorgaben festzulegen.
Mit dem Screening werden für die Standortsuche folgende maßgebende Standortfaktoren berücksichtigt und auf Einhaltung der in Klammern angegebenen Grenzwerte analysiert:
Faktoren bezüglich technischer und wirtschaftliche Ausführbarkeit der Becken sind möglichst
•
große Flächen
(mindestens 20 ha)
•
große Höhenunterschiede (mindestens 150 m)
•
geringe Beckenabstände (abhängig vom Höhenunterschied bis etwa 2.000 m)
•
gering geneigte Flächen (überwiegend <3°)
Genehmigungsrelevante Faktoren sind z.B. das Konfliktpotenzial im Bauwerksbereich, das
minimiert wird, wenn nach Möglichkeit keine
•
Schutzgebiete
•
oder andere Nutzungen (z.B. Siedlungen, Hauptverkehrswege)
vorliegen.
4.1.1
Technische und wirtschaftliche Faktoren
Die bei der Standortsuche zu berücksichtigenden technischen und wirtschaftlichen Faktoren
beruhen auf überschlägigen Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen unter Berücksichtigung der in
Abschnitt 3.1 angegeben hydraulischen Grundgleichungen. Wesentlich ist dabei der
Zusammenhang zwischen der Beckenfläche bzw. des am Standort realisierbaren Beckenvolumens und dem möglichen Turbinendurchfluss. Letzterer errechnet sich aus dem Beckenvolumen unter der Annahme einer Betriebsstundenzahl der Turbinen1. Aus Turbinendurchfluss
und Höhenunterschied errechnet sich wiederum die zur Beurteilung der Wirtschaftlichkeit
maßgebende Leistung des Wasserspeicherkraftwerkes.
Die angegebenen Grenzwerte für die erforderlichen Beckenflächen und Höhenunterschiede
stellen nach derzeitigen Marktbedingungen Minimalwerte für die wirtschaftliche Realisierung
eines Wasserspeicherkraftwerkes dar und sollten nach Möglichkeit überschritten werden.
Ebenso darf der Abstand zwischen Ober- und Unterbecken wegen der dann teuren Stollen-
1
Im Screening werden 6 Betriebsstunden der Turbinen pro Tag angenommen.
10
Trianel
Standortscreening für Wasserspeicherkraftwerke in Deutschland
Erläuterungsbericht
verbindung nicht zu groß ausfallen. Der aus wirtschaftlicher Sicht tolerierbare Beckenabstand
hängt wiederum wesentlich vom Höhenunterschied der Becken ab.
Die Ausführung der Becken wird im steilen Gelände bzw. an steilen Kuppen erheblich erschwert, da in derartigen Fällen erheblicher Geländeabtrag und/oder hohe Dämme erforderlich werden. Dies führt wiederum zu höherem technischen Aufwand und damit zur Verteuerung der Maßnahme. Gleichzeitig kann auch höheres Konfliktpotenzial entstehen, wenn die
Maßnahme aus den genannten Gründen einen höheren Eingriff darstellt. Demzufolge wird im
Screening nach möglichst gering geneigten Beckenstandorten bzw. Flächen gesucht.
4.1.2
Genehmigungsrelevante Faktoren
Je nach Status stellen Schutzgebiete im Screening ein wesentliches Ausschlusskriterium für
Wasserspeicherkraftwerke dar. Entscheidend ist dabei die Sensibilität der Flächen gegenüber
Eingriffen in den Naturhaushalt. Die Rechtsgrundlage der ersten vier in Tabelle 2 aufgeführten
Schutzgebietstypen sieht ein absolutes Eingriffsverbot vor. Bei Biosphärenreservaten, Naturparks und Landschaftsschutzgebieten können wirtschaftliche Nutzungen unter Auflagen genehmigt werden. Um aber die Beeinträchtigungen auf geschützte Natur- und Landschaftsbereiche zu minimieren, werden zunächst alle Tabelle 2 angegebenen Schutzgebietskategorien
mit Ausnahme der Landschaftsschutzgebiete als Ausschlussflächen definiert.
Tabelle 2:
Schutzgebietskategorien (Quelle: Bundesamt für Naturschutz (BfN)
Schutzgebietskategorien
Naturschutzgebiet (NSG)
Nationalpark (NTP)
Flora-Fauna-Habitat (FFH)
Vogelschutz-Gebieten (SPA)
Biosphärenreservat (BIO)
Naturpark (NP)
Landschaftsschutzgebiet (LSG)
Weiterhin werden Standorte ausgeschlossen, an denen bereits Siedlungen oder Hauptverkehrswege (Autobahnen oder Bundesstraßen) vorhanden sind, da Umsiedlungen oder Verlegung der Hauptverkehrswege zu hohen Konflikten mit den betroffenen Einwohnern und/oder
hohen Kosten führen können, die in keinem Verhältnis zu derzeitigen Bedeutung eines Wasserspeicherkraftwerkes liegen.
11
Trianel
Standortscreening für Wasserspeicherkraftwerke in Deutschland
Erläuterungsbericht
4.1.3
Erforderliche Überprüfungen in weitergehenden Schritten
Einige Standortfaktoren konnten im deutschlandweiten Screening aufgrund der nicht oder nur
unvollständig digital zur Verfügung stehenden Daten nicht ausgewertet werden. Die als Ergebnis des Screenings ermittelten Standorte (siehe nachfolgenden Abschnitt 4.3) bedürfen
daher in anschließenden Bearbeitungsschritten einer weiteren Überprüfung.
Noch nicht berücksichtigte technische und wirtschaftliche Standortfaktoren sind zum Beispiel
•
die Möglichkeiten zur Anbindung der technischen Anlagen an das Hochspannungsnetz,
•
Baugrundbeschaffenheit oder
•
hydrologische Verhältnisse, einschließlich der für Beckenstandorte relevanten Überschwemmungsgrenzen naheliegender Gewässer.
Die im Screening verwendeten Schutzgebietsdaten wurden vom Bundesamt für Naturschutz
(BfN) in digitaler Form im November 2008 übernommen. Die Daten werden ständig aktualisiert
und bedürfen daher in anschließenden Bearbeitungsschritten genau wie die Ergebnisse des
Screenings einer Fortschreibung.
Weiterhin sind die Standorte auf das Vorliegen kleinräumiger Besonderheiten wie z.B. Naturdenkmäler oder „punktförmiger“ FFH-Gebiete zu überprüfen. In diesem Zusammenhang sind
auch andere Schutzgebiete wie z.B. Wasserschutzgebiete auszuwerten.
4.2
Vorgehensweise bei der Bearbeitung
Auf Basis der in Tabelle 3 angegeben Geodaten wurden die lagespezifisch unterschiedlichen
Ausprägungen der im vorherigen Abschnitt beschriebenen Standortfaktoren mit speziellen
GIS-Analysemethoden überprüft bzw. berechnet.
Tabelle 3:
Im Screening berücksichtigte Standortfaktoren und Datengrundlagen
Kriterien
Typ
Pufferzone Quelle
Schutzgebiete
Nationalpark
Naturschutzgebiet
FFH-Gebiet
Vogelschutzgebiet
Biosphärenreservat
Naturpark
keine
Bundesamt für
Naturschutz
Siedlungsflächen
Städte
kleinere Städte
1000m
500m
Digitales
Landschaftsmodell
(DLM 250)
Verkehrsflächen
Autobahnen
Bundesstraßen
gering
gering
Digitales
Landschaftsmodell
(DLM 250)
Stark geneigte
Talflächen
Neigung >= 3 °
keine
12
Trianel
Standortscreening für Wasserspeicherkraftwerke in Deutschland
Erläuterungsbericht
Das Standortscreening selbst wurde automatisiert in drei Teilschritten angewendet:
Schritt 1: Bestimmung der topografische Position
Aus einem Digitalen Höhen-Modell (DHM) werden über spezielle Auswertemethoden ausgeprägte Höhen- und Talstandorte ermittelt. Dazu werden für jede Rasterzelle des DHM der sogenannte Topografische Positions-Index (TPI=Differenz aus Höhen und Mittelwert der Höhen
über eine definierten Nachbarschaft) und die Hangneigung berechnet (siehe auch Abbildung
4). Aus dem TPI und der Hangneigung werden anschließend über ein Klassifikationsverfahren
die Landschaftsformen abgeleitet und letztendlich die Höhen- und Talstandorte extrahiert.
Digitales Geländemodell (90x90m Raster)
auf Basis der SRTM3-Daten
Zuweisung von
H max bzw. H min
aus der
definierten
Nachbarschaft
Berechnung der maximalen und minimalen Höhen
innerhalb einer Entfernung von bis zu 2000 m
∆x
Höhe am Punkt 2
∆h
Höhe am Punkt P1
Abbildung 4: Ermittlung der vorhandenen Höhendifferenzen
Schritt 2: Berechnung der Reliefenergie
Ideale Wasserspeicherkraftwerksstandorte weisen als wesentliche Standortfaktoren einen
möglichst großen Höhenunterschied zwischen Ober- und Unterbecken bei möglichst geringer
Entfernung der Beckenstandorte auf. Dieser Zusammenhang kann über die morphologische
Größe „Reliefenergie“ beschrieben werden. Die Reliefenergie beschreibt dabei die Höhenunterschiede in einem bestimmten Raum (Einheit Meter pro Quadratkilometer). Sie wird durch
eine rasterbasierte Nachbarschaftsanalyse des DHM berechnet.
13
Trianel
Standortscreening für Wasserspeicherkraftwerke in Deutschland
Erläuterungsbericht
Schritt 3: Selektionen zur Überprüfung der Standortfaktoren
Die abschließende Ermittlung potenzieller Standorte für Wasserspeicherkraftwerke basiert auf
der Verschneidung der ausgeprägten Höhen- und Talstandorte (Schritt 1) mit den Ergebnisflächen aus der Reliefenergieberechnung (Schritt 2). Höhen- und Talstandorte, die eine vorgegebene Mindestreliefenergie aufweisen, werden dabei als geeignete Standorte selektiert2.
Anschließend werden die Standorte selektiert, die nicht in Restriktionsflächen liegen (wie z.B.
in Schutzgebieten, Siedlungen, Verkehrsflächen oder in zu stark geneigten Flächen) und mindestens 20 ha groß sind.
4.3
Ergebnisse des GIS-Screenings
Als Ergebnis des GIs-gestützten Screenings, das in der vorab beschriebenen Art und Weise
durchgeführt wurde, resultieren innerhalb Deutschlands zahlreiche Standorte für neue Wasserspeicherkraftwerke. Dabei handelt es sich zum Teil auch um Standorte, für die im Nahbereich theoretisch mehrere Standort-Varianten in Frage kommen, von denen aber wahrscheinlich immer nur eine Variante ausgeführt werden kann (siehe Beispiel in Abbildung 5).
Abbildung 5: Beispiel für Toplagen (rot) und Tallagen (blau) an einem Standort
Ohne Berücksichtigung derartiger Varianten resultieren als Ergebnis des Screenings zunächst
44 Standorte (siehe auch Tabelle 4). Von diesen 44 Standorten kann jedoch die überwiegende Anzahl wegen voraussichtlich hohem Konfliktpotenzial, geringer Wirtschaftlichkeit oder
bereits vorliegender Nutzung ausgeschlossen werden (Kennzeichnung als Kategorie 2). Ausgeschlossen werden demnach:
2
Im Zuge der Bearbeitung wurde für die Mindestreliefenergie unter Berücksichtigung der bei der Analyse
ansonsten zu berücksichtigenden Vorgaben ein Wert von 100 m/km² ermittelt.
14
Trianel
Standortscreening für Wasserspeicherkraftwerke in Deutschland
Erläuterungsbericht
• Standorte, die zu nahe an Siedlungszentren liegen,
• Standorte mit schwierigen topographischen Verhältnissen wegen den daraus entstehenden
hohen Kosten bzw. einer zu erwartenden geringen Wirtschaftlichkeit sowie
• Standorte, die bereits intensiv genutzt werden wir z.B. bei vorhandenen Wasserflächen zur
Energiegewinnung bzw. Energiezwischenspeicherung und zur Berufsschifffahrt.
Viele Standorte weisen nur den vorgegebenen Mindestabstand zu den ausgewiesenen Grenzen der nächsten Ortslagen auf. Davon wird ein beträchtlicher Teil der Standorte nach kartographischer Überprüfung als zu nah an den Siedlungszentren eingestuft, wie z.B. auch der in
Abbildung 5 exemplarisch dargestellte Standort3. Für derartige Standorte wird das
Konfliktpotenzial als zu hoch eingeschätzt, was zum Ausschluss führt.
Weiterhin ergibt die Überprüfung der Standorte bzw. der Standortvarianten, dass einige der
aufgefundenen Flächen für eine Bauausführung ungünstige Formen aufweisen, wie z.B.
• sehr schmale, langgestreckte Flächen oder
• zu geringe Höhenunterschiede und mögliche Beckengrößen im Verhältnis zu den erforderlichen langen Stollenverbindungen.
In derartigen Fällen werden die Standorte wegen der zu erwartenden zu geringen Wirtschaftlichkeit ausgeschlossen.
Aus den o.g. Gründen werden auch alle im Screening vorgefundenen Standorte mit vorhandenen Wasserflächen ausgeschlossen.
Die aus dem GIS-gestützten Screening verbleibenden 14 Standorte der Kategorie 1, konzentrieren sich wie auch die vorhandenen Wasserspeicherkraftwerke auf den Bereich der Mittelgebirge und werden in Abschnitt 6 einer vergleichenden Bewertung unterzogen.
Da die jeweiligen Standorte der Unterbecken in der Nähe oder am Ufer größerer Fließgewässer liegen, sind Möglichkeiten zur Wasserfüllung der Becken gegeben. Dabei wird davon ausgegangen, das die künstlichen Becken erstmalig zu füllen sind und danach lediglich Wasserverluste z.B. infolge Verdunstung auszugleichen sind.
3
Am dargestellten Standortbeispiel würde zudem bei Ausführung eines Unterbeckens zu viel
Retentionsraum im Flusstal wegfallen.
15
Trianel
Standortscreening für Wasserspeicherkraftwerke in Deutschland
Erläuterungsbericht
Tabelle 4:
Ergebnisse des GIs-gestützten Standortscreenings mit Standortvorbewertung
Lfd. Nr.
Nutzung
vorhandener
Wasserflächen
Ausschluss Kategorie 2 wegen
Kategorie
Konfliktpotenzial
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
x
16
17
2
2
x
x
18
19
2
2
x
x
20
21
22
2
2
2
x
Wirtschaftlichkeit
Sonstige
Gründe
x
x
x
x
23
24
2
2
x
x
x
25
2
x
x
26
2
x
x
Bemerkungen zu den Ausschlussgründen
zu nahe an Siedlungszentrum und bereits hohe
Nutzung des Standortes
zu nahe an Siedlungszentren
zu nahe an Siedlungszentrum und nur geringe
Beckengröße realisierbar
zu nahe an Siedlungszentren
kein geeigneter Standort für Unterbecken,
rel.nahe an Siedlungszentrum, im
Überschwemmungsgebiet
nur rel. geringe Beckengröße realisierbar
nur rel. geringe Beckengröße realisierbar
Standort wird bereits als Oberbecken für ein
Wasserspeicherkraftwerk genutzt
nur rel. geringe Beckengröße realisierbar
rel. steile Toplage und rel. nahe an
Siedlungszentrum
zu nahe an Siedlungszentrum und rel. enges Tal
27
x
2
x
28
x
2
x
29
30
31
2
2
2
x
x
x
x
Ausführbarkeit des Oberbeckens fraglich wegen
topgraphischer Verhältnisse
zu nahe an Siedlungszentrum und bereits hohe
Nutzung des Standortes
bereits vorhandenes Speicherkraftwerk am
Standort
zu nahe an Siedlungszentrum
zu nahe an Siedlungszentrum
zu nahe an Siedlungszentrum und rel. enges Tal
32
2
x
x
zu nahe an Siedlungszentrum und rel. enges Tal
33
x
2
x
34
x
2
x
35
x
2
x
36
2
x
2
x
38
x
2
x
39
x
2
x
40
x
2
x
41
x
2
x
42
x
2
x
2
x
2
x
44
x
x
x
37
43
x
x
zu nahe an Siedlungszentrum, hohe Nutzung
des Standortes
zu nahe an Siedlungszentrum, hohe Nutzung
des Standortes
zu nahe an Siedlungszentrum, hohe Nutzung
des Standortes
rel. langer Stollen, ähnliche Standorte 9 und 14
werden exemplarisch untersucht
zu nahe an Siedlungszentrum, hohe Nutzung
des Standortes
zu nahe an Siedlungszentrum, hohe Nutzung
des Standortes
zu nahe an Siedlungszentrum, hohe Nutzung
des Standortes
zu nahe an Siedlungszentrum, hohe Nutzung
des Standortes
zu nahe an Siedlungszentrum, hohe Nutzung
des Standortes
zu nahe an Siedlungszentrum, hohe Nutzung
des Standortes
zu nahe an Siedlungszentrum, hohe Nutzung
des Standortes
rel. langer Stollen, rel. nahe am
Siedlungszentrum, bereits hohe Nutzung des
Standortes
16
Trianel
Standortscreening für Wasserspeicherkraftwerke in Deutschland
Erläuterungsbericht
Abbildung 6: Darstellung der Standorte des GIS-Screenings
17
Trianel
Standortscreening für Wasserspeicherkraftwerke in Deutschland
Erläuterungsbericht
5
Standortanalyse im Bereich vorhandener Talsperren
Wie die Mehrzahl der ausgeführten Wasserspeicherkraftwerke beweist, ist es wirtschaftlich
sinnvoll, vorhandene Talsperren als Unter- oder Oberbecken für die Energiezwischenspeicherung zu verwenden. Da sich die Talsperren jedoch überwiegend in Schutzgebieten befinden,
die als Ausschlusskriterien für das Standortscreening definiert sind, wurden im GIS-Screening
praktisch keine Talsperrenstandorte aufgefunden. Aufgrund der den Talsperren zukommenden hohen Bedeutung für die Energiegewinnung und –zwischenspeicherung, erfolgt daher
eine das Screening ergänzende Standortanalyse.
5.1
Gegenstand der Talsperrenanalyse
Gegenstand der Analyse sind die Talsperren innerhalb Deutschlands, die ein Mindeststauvolumen von 10 Mio. m³ aufweisen. Diese Größenwahl beruht auf der Annahme, dass für einen
wirtschaftlichen Wasserspeicherbetrieb Pendelwassermengen in der Größenordnung von
mindestens 2 Mio. m³ aus dem Wasserreservoir zu entnehmen bzw. wieder einzuleiten sind,
ohne dass die damit einhergehenden ständigen Wasserstandsschwankungen zu groß werden. Somit kommen für eine Analyse prinzipiell 80 Talsperrenstandorte in Frage (siehe auch
Auflistung in Tabelle 5, als Auszug von [4]).
5.2
Vorgehensweise und Ergebnisse
Bei der Analyse wird davon ausgegangen, dass
• ein Pumpspeicherbetrieb nicht mit der Trinkwasserversorgung aus einer Talsperre vereinbar ist, da z.B. die ständig erforderlichen Entnahmen und Wiedereinleitungen großer Wassermengen, zu einer Minderung der Rohwasserqualität führen können.
• Ebenso fallen Talsperrenstandorte weg, die bereits intensiv für die Energieversorgung genutzt werden.
Somit verbleiben von den 80 Talsperrenstandorten für die weitere Bewertung zunächst 35.
Davon können aber bei vergleichbarer Vorgehensweise zum GIS-Screening die meisten Talsperren ausgeschlossen werden, nämlich:
1.
Talsperren und deren Umgebung, die sich in Ausschlussflächen befinden4 sowie
2.
Talsperren, bei denen das umgebende Gelände keine ausreichenden Höhenunterschiede aufweist und damit gar keinen oder keinen wirtschaftlichen Wasserspeicherbetrieb ermöglicht.
4
Dabei ist davon auszugehen, dass die entsprechenden Schutzgebiete erst nach dem Bau der Talsperren
eingerichtet worden sind.
18
Trianel
Standortscreening für Wasserspeicherkraftwerke in Deutschland
Erläuterungsbericht
Bei den erwähnten Ausschlussflächen handelt es um die gleichen Schutzgebieteskategorien,
welche bereits im GIS-Screening berücksichtigt sind mit Ausnahme der Naturparkflächen.
Diesbezüglich wurde das Ausschlusskriterium nicht angewendet, da ansonsten keine Talsperrenstandorte mehr verbleiben.
Oftmals liegt sogar eine Kombination der genannten Ausschlussgründe vor.
Als Ergebnis der Talsperrenanalyse werden folgende 2 Talsperren der Kategorie 1 zugeordnet
und einer weitergehenden Standortbewertung unterzogen:
•
Rurtalsperre Schwammenauel
(Betreiber: Wasserverband Eifel-Rur) und
•
Talsperre Schmalwasser
(Betreiber: Thüringer Fernwasserversorgung),
Hiervon stellt die Talsperre Schmalwasser eine Besonderheit dar, da die Talsperre zukünftig
nicht mehr wie bisher für die Trinkwasserversorgung genutzt wird und für andere Nutzungen
zur Verfügung steht.
Die beiden genannten Talsperren dienen unter anderem dem Hochwasserschutz. Die weitere
Bewertung der Standorte erfolgt daher unter der Annahme, dass der Betrieb eines Wasserspeicherkraftwerkes mit der Talsperrenfunktion des Hochwasserschutzes vereinbar ist. Dabei
ist es als genehmigungsrechtliche Auflage denkbar, dass im Hochwasserfall die Pendelwassermenge in das jeweilige Oberbecken gepumpt und der Pumpspeicherbetrieb vorübergehend
eingestellt werden muss.
Weiterhin wird die Rurtalsperre bereits zur Energieerzeugung genutzt. Letztgenannte Energieerzeugung nimmt aber im Verhältnis zur Talsperrengröße einen geringeren Stellenwert ein.
Dagegen sind die Nutzung zur Naherholung und auch die jeweilige Lage im Naturpark im Vergleich mit anderen Standorten bezüglich des Konfliktpotenzials zu bewerten (siehe auch Abschnitt 6).
19
Trianel
Standortscreening für Wasserspeicherkraftwerke in Deutschland
Erläuterungsbericht
Tabelle 5:
Ergebnisse der Talsperrenanalyse
Ausschluss Kategorie 2 wegen
( bei Trinkwassertalsperren und vorhandenen PSW wird der
Standort nicht weiter bewertet)
Lfd. Nr. Kategorie Trinkwassern vorhan-dene
utzung
Wasserspeicherkraftwerke
1
1
2
1
3
2
x
4
2
x
5
2
x
Weiteres
Konfliktpotenzial
Wirtschaftlichkeit
Sonstige
Gründe
Standort liegt zwar im Naturpark Hohes Venn,
jedoch Vorbelastung eines potenziellen
Oberbeckenstandortes durch Windpark, dort
ausreichende Höhenunterschiede
Standort liegt zwar im Naturpark, die
ursprüngliche Nutzung als
Trinkwassertalsperre wird aber aufgegeben
Standort wurde im GIS-Screening gefunden,
bereits vorhandenes Wasserspeicherkraftwerk
Bleiloch
Standort liegt im Naturpark. Je nach
Uferbereich weitergehende Schutzgebiete, in
unmittelbarer Nähe der Edertalsperre befinden
sich bereits die Kraftwerke Waldeck 1 und 2
(Nutzung des Affolderner Sees als
Unterbecken)
Oberbecken für das bereits vorhandenes
Wasserspeicherkraftwerk Hohenwarte I
x
x
Bemerkungen
Die Biggetalsperre wird zur Wasserregulierung
der Ruhr und damit indirekt zur
Trinkwasserversorgung genutzt, außerdem
keine besonders großen Höhenunterschiede
rel. geringe Höhenunterschiede, bereits hohe
Nutzung des Gebietes
6
2
7
2
x
x
x
8
2
x
x
9
2
x
10
11
2
2
x
12
2
13
2
14
2
15
2
x
Direkte Nutzung als Trinkwassertalsperre
16
2
x
Direkte Nutzung als Trinkwassertalsperre
17
2
x
18
2
19
20
2
2
21
2
x
22
2
x
x
23
24
2
2
x
x
x
25
2
x
26
2
27
28
2
2
x
29
30
2
2
x
zu geringe Höhenunterschiede
Standort liegt im Naturpark. Die
Möhnetalsperre ist außerdem
Vogelschutzgebiet. Die Talsperre wird zur
Wasserregulierung der Ruhr und damit
indirekt zur Trinkwasserversorgung genutzt
Standort liegt im Naturpark. Zu geringe
Höhenunterschiede
Direkte Nutzung als Trinkwassertalsperre
Sylvensteinsee ist im westlichen Bereich FFH
und Vogelschutzgebiet. Im östlichen Bereich
außerhalb des Schutzgebietes kein
Oberbeckenstandort
bereits vorhandenes Wasserspeicherkraftwerk
Häusern
x
x
x
x
x
x
x
Bornastausee ist Vogelschutzgebiet und weist
im Umfeld keine ausreichenden Höhen auf
Direkte Nutzung als Trinkwassertalsperre
zu geringe Höhenunterschiede
x
x
x
x
x
x
x
x
Direkte Nutzung als Trinkwassertalsperre
Direkte Nutzung als Trinkwassertalsperre
Urfttalsperre liegt im Naturpark und im
Nationalpark
Keine ausreichenden Höhen. Westlicher
Talsperren- bzw. Uferbereich ist
Vogelschutzgebiet.
Keine ausreichenden Höhen.
Talsperrenbereich ist Naturschutz-/FFHGebiet.
Direkte Nutzung als Trinkwassertalsperre
Der Hennesee liegt im Naturpark Homert. Die
Talperre wird zur Wasserregulierung der Ruhr
und damit indirekt zur Trinkwasserversorgung
genutzt.
Hochwasserrückhaltebecken der Leine,
normalerweise wahrscheinlich kein Einstau
der Leine
Talsperre liegt im Naturpark und ist
Vorgelschutzgebiet, keine nahen
Oberbeckenstandorte außerhalb eines
Schutzgebietes
Direkte Nutzung als Trinkwassertalsperre
Ohne Aufstau von Fließgewässern nur rel.
geringe Oberbeckengrößen möglich.
Direkte Nutzung als Trinkwassertalsperre
20
Trianel
Standortscreening für Wasserspeicherkraftwerke in Deutschland
Erläuterungsbericht
Lfd. Nr. Kategorie
Ausschluss Kategorie 2 wegen
( bei Trinkwassertalsperren und vorhandenen PSW wird der
Standort nicht weiter bewertet)
Trinkwassern vorhan-dene
utzung
PSW
Weiteres
Konfliktpotenzial
Wirtschaftlichkeit
Bemerkungen
Sonstige
Gründe
Direkte Nutzung als Trinkwassertalsperre
31
2
x
32
33
2
2
x
34
2
35
2
x
Direkte Nutzung als Trinkwassertalsperre
36
2
x
37
38
39
40
2
2
2
2
41
42
43
44
2
2
2
2
x
x
x
Direkte Nutzung als Trinkwassertalsperre
Talsperre liegt im Naturpark, geringe
Höhenunterschiede, ca. 4km lange
Stollenverbindung zur 40 m tiefer gelegenen
Wuppertalsperre denkbarjedoch je nach
Transportmenge Leistung deutlich kleiner als
50 MW
Direkte Nutzung als Trinkwassertalsperre
zu geringe Höhenunterschiede
Direkte Nutzung als Trinkwassertalsperre
Talsperre ist Vorgelschutzgebiet, rel. geringe
Höhenunterschiede
Direkte Nutzung als Trinkwassertalsperre
Direkte Nutzung als Trinkwassertalsperre
Direkte Nutzung als Trinkwassertalsperre
45
2
x
46
2
x
47
2
x
x
48
2
x
x
49
2
x
50
2
51
2
52
53
2
2
54
2
55
2
56
57
2
2
58
59
60
61
62
63
64
2
2
2
2
2
2
2
65
66
67
2
2
2
68
2
69
2
70
71
72
73
74
2
2
2
2
2
75
Direkte Nutzung als Trinkwassertalsperre
zu geringe Höhenunterschiede
Talsperre liegt im Naturpark, geringe
Höhenunterschiede, ca. 4km lange
Stollenverbindung zur 40 m höher gelegenen
Bevertalsperre denkbar, jedoch je nach
Transportmenge Leistung deutlich kleiner als
50 MW
x
x
x
x
x
x
x
x
x
Direkte Nutzung als Trinkwassertalsperre
Trinkwassertalsperre liegt im Naturpark,
Infiltration im Bereich WW Haltern, zu geringe
Höhenunterschiede
Talsperre ist Vogelschutz- und FFH-Gebiet,
rel. geringe Höhenunterschiede
Der Alfsee liegt im Naturpark und ist ein
Vorgelschutzgeiet, außerdem keine
ausreichenden Höhenunterschiede
Der Saalachsee und Umgebung liegen in
einem Biosphärenreservat
Das Wasser der Innerstetalsperre kann über
eine 4,6 km lange Druckleitung zur östlich
gelegenen Granetalsperre gepumpt werden,
wo es zur Trinkwasseraufbereitung genutzt
werden kann
Der Stausee dient mit seiner Staumauer der
Wasserstandsregelung der
Bundeswasserstraßen Oberweser und
Mittellandkanal
x
Direkte Nutzung als Trinkwassertalsperre
Direkte Nutzung als Trinkwassertalsperre
Die Talsperre wurde als
Hochwasserrückhaltebecken gebaut und ist
gemäß WIKIPEDIA normalerweise nur zum
geringeren Teil gefüllt.
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
2
x
x
76
2
x
x
77
2
x
x
x
x
x
x
78
2
79
2
x
x
x
80
2
x
x
Standort liegt im Naturpark. Denkbare
Oberbeckenstandorte weisen zu geringe
Höhenunterschiede auf oder erfordern
erhebliche Massenbewegungen nahe
Ortslagen und rel. lange Stollenverbindungen.
Betreiber der Talsperre ist der Aggerverband
Direkte Nutzung als Trinkwassertalsperre
Talsperre liegt im Vogelschutzgebiet
bereits vorhandenes Wasserspeicherkraftwerk
Goldisthal
Direkte Nutzung als Trinkwassertalsperre
Direkte Nutzung als Trinkwassertalsperre
Talsperre liegt im Vogelschutzgebiet
Direkte Nutzung als Trinkwassertalsperre
Direkte Nutzung als Trinkwassertalsperre
Direkte Nutzung als Trinkwassertalsperre
Standort wurde im GIS-Screening gefunden,
rel. langer Stollen erforderlich, nahe an
Ortslagen
Direkte Nutzung als Trinkwassertalsperre
Direkte Nutzung als Trinkwassertalsperre
bereits Teil eines Ernegiegewinnungssystem
mit Wasserspeicherkraftwerken der EnBW
Kraftwerke AG,
Rudolf-Fettweis-Werk
Altmühlsee ist Vorgeschutzgebiet, rel. geringe
Höhenunterschiede
bereits vorhandenes Wasserspeicherkraftwerk
Goldisthal
Direkte Nutzung als Trinkwassertalsperre
Direkte Nutzung als Trinkwassertalsperre
Direkte Nutzung als Trinkwassertalsperre
Direkte Nutzung als Trinkwassertalsperre
rel. geringe Höhenunterschiede, teilweise FFHGebiet
Vorsperre des "großen" Brombachsees,nur
rel. geringe Höhenunterschiede, im geringeren
Umfang Naturschutzgebiet
zu geringe Höhenunterschiede
Talsperre liegt im Naturpark und dient als
Vorsperre der Trinkwassertalsperre Haltern,
zu geringe Höhenunterschiede
Naturschutzgebiet und zu geringe
Höhenunterschiede
rel. geringe Höhenunterschiede und im
Umfeld weitergehende Schutzgebiete
21
Trianel
Standortscreening für Wasserspeicherkraftwerke in Deutschland
Erläuterungsbericht
Abbildung 7: Talsperrenstandorte
22
Trianel
Standortscreening für Wasserspeicherkraftwerke in Deutschland
Erläuterungsbericht
6
Standortbewertung
6.1
Gegenstand und Methodik der Bewertung
Aus dem GIS-gestützten Standortscreening verbleiben 14 Standorte der Kategorie 1. Weiterhin werden aus der Talsperrenanalyse 2 Talsperrenstandorte der Kategorie 1 hinzugerechnet,
so dass insgesamt 16 Standorte zu bewerten sind (siehe auch Tabelle 6).
Es wird eine Bewertung der Standorte nach 3 Kriterien vorgenommen, nämlich hinsichtlich der
Einhaltung folgender Ziele:
•
möglichst hohe Kraftwerksleistung,
•
möglichst niedrige spezifische Kosten zur Realisierung eines Wasserspeicherkraftwerks und
•
möglichst geringes Konfliktpotenzial am Standort.
Die Bewertungen erfolgen in Form einer Vergabe von Bewertungszahlen für die Einhaltung
der einzelnen Kriterien zwischen 1 (=sehr gut) und 5 (=schlecht). Aus den Einzelbewertungen
wird wiederum unter gleicher Gewichtung der Einzelkriterien eine Gesamtbewertungszahl
ermittelt.
Vorläufig noch nicht berücksichtigt sind folgende Kriterien, die in anschließenden Bearbeitungsschritten zu untersuchen sind (siehe hierzu auch Abschnitt 4.1.3):
•
Abstände zu Hochspannungseinspeisepunkten
•
Überprüfung der Aktualität und Ergänzung der Schutzgebietsdaten wie z.B. auch Auswertung hinsichtlich geschützter Biotope bzw. Naturdenkmäler im Eingriffsbereich
•
6.1.1
Geologische Bedingungen am Standort.
Kraftwerksleistung
Die am Standort erzielbare Kraftwerksleistung wird, wie bereits erwähnt, unter Berücksichtigung der in Abschnitt 3.1 angegeben hydraulischen Grundgleichungen ermittelt, wofür die
jeweiligen geometrischen Verhältnisse am Standort einschließlich der Höhenverhältnisse auszuwerten sind (siehe hierzu auch als Beispiel die in Abbildung 8 für einen Standort angenommenen Beckengrößen und Verbindungstrasse).
Der Turbinendurchfluss errechnet sich aus dem für realisierbar gehaltenen Beckenvolumen
unter der Annahme von 6 Betriebsstunden der Turbinen pro Tag.
Soweit Standortvarianten möglich sind, werden die Daten einer nach derzeitiger Einschätzung
günstigsten Variante im Standortvergleich berücksichtigt.
23
Trianel
Standortscreening für Wasserspeicherkraftwerke in Deutschland
Erläuterungsbericht
Abbildung 8: Beispiel für eine kartographische Auswertung eines Standortes (o.M.)
6.1.2
Spezifische Kosten
Bei der Realisierung eines Wasserspeicherkraftwerks sollen die Kosten in einem günstigen
Verhältnis zu der am Standort möglichen Leistung stehen. Daher erfolgt eine Standortbewertung in Form einer vergleichenden Einschätzung der spezifischen Kosten (z.B. in €/kW) auf
der Basis überschlägiger Massen- und Kostenermittlungen. Dazu gelten folgende Ansätze:
• Niedrige spezifische Kosten werden prinzipiell für Talsperrenstandorte geschätzt, da die
Kosten für ein Unter- oder Oberbecken entfallen.
• Ebenso ergeben sich tendenziell eher niedrigere spezifische Kosten bei Wasserspeicherkraftwerken mit rel. hohen Leistungen und umgekehrt eher höhere spezifische Kosten bei
Wasserspeicherkraftwerken mit rel. niedrigen Leistungen.
• Kosten steigernd wirken sich schwierige topographischen Verhältnisse und lange Stollenverbindungen aus.
Schwierige topographische Verhältnissen liegen z.B. vor, wenn ein Speicherbecken nur unter
hohem Aufwand mit rel. großem Materialabtrag erstellt werden kann und das überschüssige
Material unter hohen Kosten an entfernt gelegener Stelle entsorgt werden muss. Daher ist
nach Möglichkeit bei der Ausführung von Ober- und Unterbecken mit den zugehörigen Dämmen ein Massenausgleich anzustreben.
24
Trianel
Standortscreening für Wasserspeicherkraftwerke in Deutschland
Erläuterungsbericht
6.1.3
Konfliktpotenzial
Das am jeweiligen Standort möglicherweise vorhandene Konfliktpotenzial wird unter Berücksichtigung folgender Punkte auf der Basis von Luftbildern, Internetrecherchen und Ortsbegehungen5 eingeschätzt:
• Erhöhung des Konfliktpotenzials bei vorliegenden Schutzgebieten, konkurrierenden
Nutzungen und geringeren Abständen zu Siedlungszentren und umgekehrt
• Senkung des Konfliktpotenzials bei vorliegenden Nutzungen, die als „Vorbelastungen“
eines Standortes gewertet werden können.
Tabelle 6: Ergebnis der Standortbewertung
Rang
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Bemerkungen
Talsperre als Unterbecken nutzbar. Standort liegt im
Naturpark Hohes Venn, jedoch Vorbelastung eines
potenziellen Oberbeckenstandortes durch
Windpark, dort rel großes Becken möglich, aber
auch rel. langer Stollen erforderlich
Talsperre als Unterbecken nutzbar, da die
ursprüngliche Trinkwassernutzung aufgegeben wird,
Standort liegt jedoch im Naturpark, rel. großes
Oberbecken denkbar
Ober- und Unterbecken im Naturpark, relativ dicht
besiedeltes Flusstal.
bereits Vorbelastung des Unterbeckenstandortes
durch naheliegende Autobahn, kurze
Stollenverbindung möglich
gut erreichbare Beckenstandorte, kurze
Stollenverbindung möglich
Für Unterbecken Nutzung von nahegelegener GipsTagebaustätte angenommen aber aufwendige
Gestaltung des Unterbeckens nahe Ortslage
erforderlich
Vorbelastung des Unterbeckenbereichs durch
Autobahn daraus folgend aber ggf. auch
erforderliche Sicherungsmaßnahmen
relativ dicht besiedeltes Tal, rel. kurze
Stollenverbindung möglich
naheliegende Ortslage bei Unterbecken aber
Unterbecken ggf. gut integrierbar in Landschaft
teilweise Hügelgräber im Oberbeckenbereich;
bereits vielfältige Nutzung des Tals
naheliegend Ortslage im Unterbeckenbereich aber
Tagebau im Oberbeckenbereich
(Vogelschutzgebiete)
rel. langer Stollen erforderlich; Deponie und
Solarfeld im Standortbereich
rel. langer Stollen erforderlich, Vorbelastung des
Standortes Oberbecken durch nahegelegenen
Steinbruch
dichte Besiedlung im Flusstal, wenig Raum für
Unterbecken, daher geringe Leistung
allgemein hohes Konfliktpotenzial (z.B. Reiterhof im
Oberbeckenbereich und Eingriff in Landschaftsbild
durch Unterbecken)
schwierige Geländeverhältnisse im Bereich des
bereits genutzten Standortes, daher eher geringe
Bauwerksgrößen und Leistungen
Technische Daten
(vorbehaltlich weitergehender
Variantenbetrachtungen)
Ergebniss der Einzelbewertungen
(1 = sehr gut bis 5 = schlecht)
hinsichtlich folgender Ziele
Gesamtergebnis
Annahme
Pendelwassermenge [Mio.
m³]
Fallhöhe
[m]
Stollenlänge
[km]
Leistung
[MW] 1)
hohe
Leistung
niedrige
spez.
Kosten
geringes
Konfliktpotenzials
6,9
235
4,0
640
1,0
1,0
3,0
1,67
5,0
168
0,9
400
2,6
1,0
3,0
2,20
4,2
223
3,0
390
2,7
2,5
3,0
2,73
3,0
170
0,7
210
3,9
3,5
2,0
3,13
2,0
195
1,1
160
4,2
3,5
2,0
3,24
1,7
165
1,3
110
4,6
2,5
3,0
3,35
1,5
140
0,8
85
4,7
3,5
2,0
3,41
1,0
205
0,8
80
4,8
2,5
3,0
3,42
1,3
155
0,8
80
4,8
2,5
3,0
3,42
1,2
215
1,3
105
4,6
2,0
4,0
3,53
1,4
145
1,1
80
4,8
3,0
3,0
3,59
1,6
135
1,8
85
4,7
4,5
2,0
3,74
1,0
140
2,0
55
4,9
5,0
2,0
3,98
1,0
130
0,6
45
5,0
4,5
3,0
4,17
1,0
150
1,6
55
4,9
3,5
5,0
4,48
0,8
165
1,0
50
5,0
4,5
4,0
4,49
1) Turbinenleistung, Auslegung für 6 Betriebsstunden
5
Ortsbegehungen erfolgten im erforderlichen Umfang nach der kartographischen Auswertung zur
Überprüfung unklarer Verhältnisse.
25
Trianel
Standortscreening für Wasserspeicherkraftwerke in Deutschland
Erläuterungsbericht
Abbildung 9: Standorte der Kategorie 1
26
Trianel
Standortscreening für Wasserspeicherkraftwerke in Deutschland
Erläuterungsbericht
6.2
Vorläufige Rangfolge der Standorte
Mit der vorab beschriebenen Methodik lässt sich eine vorläufige Rangfolge der 16 zu bewertenden Standorte ermitteln, die zusammen mit den Einzelergebnissen der Bewertung in
Tabelle 6 angegeben ist. Die Standorte sind zudem in Abbildung 9 unter Berücksichtigung der
am jeweiligen Standort erzielbaren Kraftwerksleistung dargestellt.
Auf den ersten 3 Rängen liegen Standorte mit potenziell erzielbaren Kraftwerksleistungen im
Bereich von 400 MW oder sogar deutlich darüber. Die übrigen Standorte ermöglichen dagegen vergleichsweise nur deutlich geringere Leistungen.
Auf dem ersten Rang liegt der Standort „Rurtalsperre“ im Bundesland Nordrhein-Westfalen mit
der im Standortvergleich höchsten potenziell erzielbaren Kraftwerksleistung von 640 MW. Die
Talsperre wird dabei als Unterbecken genutzt. Die spezifischen Kosten werden im Vergleich
mit den anderen Standorten trotz einem rd. 4 km langen Stollen zwischen dem Oberbecken
und der Talsperre niedrig eingeschätzt. Der Standort liegt zwar im Naturpark „Hohes Venn“
jedoch wird davon ausgegangen, dass das Oberbecken in einem durch eine Windparkanlage
vorbelasteten Bereich und im Interesse der Windparkbesitzes ausgeführt werden kann. Dementsprechend wird ein mittleres Konfliktpotenzial für den Standort geschätzt.
Rang 2 kommt der Talsperre Schmalwasser in Thüringen zu, die zukünftig nicht mehr für die
Trinkwassergewinnung genutzt werden soll und daher als Unterbecken für ein Wasserspeicherkraftwerk in Frage kommt. Die potenziell erzielbare Kraftwerksleistung liegt bei mindestens 400 MW. Es kommen noch mehrere Varianten für ein Oberbecken in Frage, so dass die
Leistungen noch etwas differieren können. Die spezifischen Kosten werden zum jetzigen Planungsstand vergleichbar mit denen des Standortes Rurtalsperre eingeschätzt.
Ein weiterer Standort in Nordrhein-Westfalen an der Nethe bei Ottbergen liegt auf Rang 3. Er
bietet eine potenzielle Kraftwerksleistung von etwa 390 MW. Am Standort sind im Uferbereich
der Nethe ein Unterbecken und auf einer Anhöhe in etwa 3 km Entfernung das Oberbecken zu
bauen. Aufgrund der beiden Bauwerke und dem erforderliche, 3 km langen Stollen werden die
spezifischen Kosten höher als bei den beiden erstgenannten Talsperrenstandorte geschätzt
bei einem ebenfalls mittleren Konfliktpotenzial. Letzteres ergibt sich im Wesentlichen aus der
Nähe zu Ortslagen im Nethetal und angrenzenden Schutzgebieten.
Aufgestellt:
Koblenz, im November 2011
Björnsen Beratende Ingenieure GmbH
27
