Sediment
GRUNDLAGEN
Jedes Fließgewässer transportiert Sedimente. Diese sind wichtiger natürlicher Bestandteil des Fließprozesses. Sedimente setzen sich am Gewässerboden ab und werden je nach Strömungszustand auch wieder erodiert. Über die Jahre stellt sich so an Mittel- und Unterläufen von Gewässern ein Gleichgewicht ein. Das Gewässer behält im Wesentlichen seine Gestalt.
Aus vielen Gründen werden Gewässer gestaut. Dabei ändert sich das Sedimentgleichgewicht grundlegend. Das meiste Sediment setzt sich nun im Staubereich ab. Nur ein kleiner Teil wird weiter gleitet. Entsprechend kommt es im Staubereich zur Sedimentation bis hin zur Verlandung. Stromabwärts erfährt das Gewässer zum Teil massive Erosion. Deshalb weisen fast alle großen Fließgewässer heute einem massiven Sedimentmangel auf, der selbst durch aktuell große künstliche Sedimentzugaben nicht ausgeglichen wird.
ZWEI SEITEN DER SEDIMENTATION
Sediment ist essenzieller Gewässerbestanteil. Es schützt das Fließgewässer vor Sohl- und Ufererosion. Gleichzeitig ist es wichtiger Lebensraum für die Bodenlebewesen (Benthos) und liefert Sohlsubstrate.
Wird Sediment in Stauseen zurückgehalten, schränkt es früher oder später deren Betriebsraum und damit die Funktion des Stausees ein, verlegt die Abflussorgane und kann durch sein Gewicht und die Last auf eine Staumauer sogar deren Standsicherheit gefährden. Spätestens dann sind schnelle und oft kostspielige Lösungen unabdingbar. Gleichzeitig führt das stromab fehlende Sediment zu Erosionsschäden am Gewässer mit Folgewirkungen bis in den Grundwasser- und Mündungsbereich der Flüsse.
Zur Linderung des Sedimentmangels finden jedes Jahr aufwändige künstliche Sedimentzugaben in betroffene Gewässer statt. Gleichzeitig stehen Stauseebetreiber vor der Herausforderung, dem Sedimentüberschuss im Stausee zu begegnen.
Herkömmliche Lösungen beseitigen die Probleme nur teilweise und schaffen oft neue, egal ob Stauraumspülungen, Gewässerumbauten oder Baggerkampagnen eingesetzt werden. Viele Maßnahmen sind oder wären extrem teuer bzw. sind mit kostspieligen Anlagenstillständen, Baumaßnahmen und großen Wasserverlusten verbunden. Daneben haben herkömmliche Lösungen durch die Spülvorgänge oder das Entfernen des Sediments aus dem Fließgewässersystem erhebliche ökologische Folgewirkungen.
Wir zeigen, dass es auch anders geht.
TURBINENTECHNIK UND SEDIMENTDURCHGÄNGIGKEIT
Ist an der Stauanlage ein Wasserkraftwerk vorhanden, stellen sich häufig Fragen in Bezug auf den Schutz der Abflussorgane, insbesondere der Turbinen. Diese lassen sich meist einfach beantworten:
Abrasion
Fast jedes Triebwasser enthält Sediment. Trotzdem ist an den meisten Turbinen keine Abrasion zu beobachten. Dies liegt an dem üblicherweise niedrigen Sedimentgehalt des Triebwassers. Die Erhöhung des Sedimentgehaltes um einige Prozent ändert hieran nichts. Die maximale Korngröße des transferierten Sediments lässt sich bei unseren technischen Lösungen einstellen, so dass die Turbine vor zu großen Körnungen geschützt wird. Nur bei Gewässern mit erheblichem Sedimentgehalt kann eine dann an den Turbinen ohnehin auftretende Abrasion verstärkt werden. Selbst ein vermehrter Turbinenabrieb ist jedoch wesentlich kostengünstiger als konventionelle Sediment-Baggermaßnahmen. Darüber hinaus bieten moderne Beschichtungssysteme einen guten Schutz vor Abrasion. Sofern örtlich angebracht, kann Sediment auch um eine Stauanlage transferiert und erst hinter dem Kraftwerk dem Gewässer wieder zugegeben werden. Wir beraten Sie gerne.
Hauptwellendichtung
Auch hier gilt, dass nahezu alles Triebwasser ohnehin Sediment enthält. Die Hauptwellendichtung reagiert auf Partikel allerdings sehr empfindlich. Deshalb sind die meisten Wellendichtungen mit einer Klarwasserspülung ausgestattet, die die Dichtung frei von Fremdkörpern hält. Damit ist der Verschleiß an der Hauptwellendichtung völlig unabhängig vom Sedimentgehalt des Triebwassers. Turbinen, die noch nicht über eine Klarwasserspülung verfügen, lassen sich zumeist einfach mit dieser Option nachrüsten.
Kraftwerkszulauf
Der Kraftwerksrechen wird nicht blockiert, da abhängig von Sedimentfracht und Korngrößen der Absetzbereich auch hinter dem Rechen oder auch hinter der Stauanlage angeordnet werden kann.
Pumpturbinen
Im Fall von Pumpspeicherkraftwerken mit Flussstauhaltungen als Unterbecken haben die in den Oberbecken abgelagerten Sedimente die Pumpturbinen zuvor schon einmal passiert.
Zu beachten ist jedoch:
Wegen der hohen Triebwassergeschwindigkeit sollten Peltonturbinen gesondert betrachtet werden, da diese besonders anfällig für Partikelfrachten sind. Das gleiche gilt für Francis-Turbinen mit deutlich mehr als 200 m Fallhöhe.