messung

VP 1: ÖkoEnergieFluss – Entwicklung und Erprobung eines technischen und ökologischen Beurteilungsverfahrens hinsichtlich der Kombination von Buhnen zur Strukturverbesserung und Einsatz von Fluss-Strom-Wasserkraftanlagen
TP 1.4: Textilstrukturen für mobile Buhne

BMBF 03WKCO1D

Abstract
Die ökonomische und ökologisch verträgliche Nutzung der in frei fließenden Gewässern enthaltenen Energie mit Hilfe von kleinen Wasserkraftanlagen setzt voraus, dass die Fließgeschwindigkeit unabhängig von der Zuflussmenge konstant gehalten wird. Mit Hilfe formveränderlicher textiler Buhnen wurden in dem Projekt mit relativ geringem technischen Aufwand flexible Lösungen für die Beeinflussung der Zuflussmengen zu Wasserkleinkraftanlagen realisiert. Aus PVC-beschichteten textilen Materialien wurden dreidimensionale Buhnenkörper in verschiedenen Geometrien gefertigt. Die Erprobung der flexiblen, textilen Buhnen erfolgte an einem Referenzstandort unter praxisnahen Bedingungen.

Aufgabenstellung
Herkömmliche Buhnen bzw. Lenkungsbuhnen werden regelmäßig mit komplexer Software geplant und anschließend im Modellmaßstab im Strömungskanal getestet. Da nach dem derzeitigen Stand der Technik nicht alle Parameter der Natur in einer Software und im Strömungskanal beachtet werden können, werden im ersten Anlauf zur Umsetzung solcher Buhnen am Standort häufig nicht die gewünschten Effekte erzielt. Es zeigt sich dann, dass entweder die Höhe der Buhne oder ihr Winkel zum Ufer verändert werden müssen. Hierdurch entstehen zusätzliche Kosten in der Nachplanung und der Umsetzung. Diese Kosten lassen sich durch leicht veränderliche und mobile Buhnen senken. Hierzu wurde im geplanten Projekt der Einsatz von Textilien als Werkstoff für Lenkbuhnen getestet werden.

Lösungsweg
Aus hochreißfesten Fadenmaterialien wurden textile Flächen mit unterschiedlichen Gewebebindungen hergestellt und anschließend mit einer PVC-Beschichtung ausgerüstet. In der akkreditierten Prüfstelle des TITV Greiz erfolgten in einem weiteren Schritt Prüfungen u. a. zu Festigkeit, Flexibilität, Scheuerfestigkeit, aber auch Prüfungen zur Beständigkeit gegenüber Umwelteinflüssen wie UV-Einwirkung, Temperaturschwankung oder die Simulation der Hydrolyse mit salzhaltigem Wasser. Für erste Versuchszwecke wurden textile Buhnen im verkleinerten Maßstab konstruiert und gefertigt. Der Testlauf mit den Minibuhnen bestätigte das Funktionsprinzip und es konnten Schlussfolgerungen für die Auslegung/Gestaltung der textilen Buhnen definiert werden.
Anforderungen an die textilen Buhnen sind:

  • hohe Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Belastungen, die durch das Gewicht der wassergefüllten Buhnen, schwankende Strömungsverhältnisse und Schwemmgut entstehen
  • Hydrolysestabilität (Verhinderung der Zersetzung von Textilien und anderen organischen Komponenten, z. B. Beschichtungsmedien, infolge ständiger Einwirkung von Wasser bei unterschiedlichen Temperaturen und pH-Werten)
  • Temperaturstabilität in einem großen Schwankungsbereich
  • Photolysestabilität (Widerstandsfähigkeit gegenüber regelmäßig einwirkender UV-Bewit­te­rung)
  • Widerstandsfähigkeit gegen die Einwirkung von Mikroorganismen

Buhnenpaar 2 Abbildung 1: Buhnenpaar 2 am Referenzstandort Kanal-Bode, Neugattersleben

Nach vorgegebenen Konstruktionszeichnungen erfolgte die Fertigung der textilen Buhnen. Um die Eignung der textilen Buhnen unter realen Bedingungen zu prüfen, erfolgte ein Praxistest am Referenzstandort Kanal-Bode Neugattersleben (Abbildung 1).

 

 

 

 

 

 

Ergebnis und Anwendungen
Das Ziel der Verbesserung der Gewässerstruktur durch Strömungsmodifizierung sowie der Erhöhung der Fließgeschwindigkeit im Hauptstrom zur energetischen Nutzung des Standortes mittels innovativer, mobiler Textil-Buhnen und neuartiger kleiner, schwimmender Flussstrom-Wasserkraftanlagen wurde erreicht.
Die Strömungsmessungen am Referenzstandort 2 haben gezeigt, dass sich die Fließgeschwindigkeit von 0,75 m/s auf 1,3 m/s erhöht hat. Gleichzeitig ergaben sich beruhigte Zonen (siehe Messpunkte 5 und 6), in denen Ruhezonen und Laichplätze für Fische geschaffen wurden (Abbildung 3).

Abbildung 2: Buhnenpaar 2 mit Leistungseinheit Flottille Abbildung 2: Buhnenpaar 2 mit Leistungseinheit Flottille Abbildung 3: Strömungsmessung am Referenzstandort 2, Kanal-Bode, Neugattersleben Abbildung 3: Strömungsmessung am Referenzstandort 2, Kanal-Bode, Neugattersleben

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ansprechpartner
Dipl.-Des. (FH) Heidi Schaarschmidt
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