HAPPI – Bewertung und Verbesserung von Klimaschutzpotentialen durch Kleinwasserkraftanlagen in der Volksrepublik China

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Internationale Partnerschaften für nachhaltige Klimaschutz- und Umwelttechnologien und -dienstleistungen – CLIENT

Um in der Volksrepublik China eine klimaverträgliche Energieinfrastruktur aufzubauen, ist es notwendig, die Verwendung von Holz und anderen Brennstoffen signifikant zu reduzieren. Als Alternative bietet es sich an, die benötigte Energie mithilfe von Kleinwasserkraftwerken zu gewinnen. Dafür installiert China derzeit in 24 Provinzen über tausend kleine treibstoff-substituierende Wasserkraftwerke (Small Hydropower Substituting Fuel – SHSF). Mit der Energienutzung aus Wasserkraft sind aber auch große Auswirkungen auf die Wasserführung, die Sozioökonomie sowie die Ökosysteme im und am Gewässer verbunden – Aspekte, die in China bislang nur in geringem Ausmaß berücksichtigt werden. Das Projekt HAPPI versucht nun, die negativen Auswirkungen durch kleine Wasserkraftwerke zu minimieren.

Wasserkraft ist eine regenerative, nur mit geringen CO2- Emissionen verbundene Form der Energieerzeugung. Außerdem gelten Wasserkraftanlagen als sehr robust mit einer stabilen Wirkleistung im Grundlastbereich. Gleichzeitig sind die Anlagen aber auch mit einem deutlichen Eingriff in Natur und Landschaft verbunden. Insbesondere hinsichtlich der Auswirkungen auf die Gewässerökologie besteht Optimierungsbedarf.
Vor dem Hintergrund heftiger Kontroversen hinsichtlich des Einsatzes von Wasserkraftanlagen gab es in Deutschland in den vergangenen Jahren intensive Anstrengungen, die Auswirkungen auf Klima-, Natur- und Gewässerschutz genauer zu erfassen und detaillierte Bewertungsansätze zu erarbeiten. Das dabei gesammelte Wissen wird nun im Rahmen dieses Projektes zur Verfügung gestellt und an die Bedingungen in China angepasst.

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Kleinwasserkraftanlagen optimieren …
Ziel des chinesisch-deutschen Forschungsprojekts HAPPI ist es, Planung, Bau und Betrieb von Kleinwasserkraftanlagen zu optimieren. Dabei sollen folgenden Aspekte berücksichtigt werden:

  • Ökologische Auswirkungen

Klimaschutz sowie Natur- und Gewässerschutz (z. B. Änderungen in Flora und Fauna, Landschaft und Fließgewässer sowie Landnutzung)

  • Ökonomische Auswirkungen

Kosteneffizienz, Netzinfrastruktur und Verbrauchernähe, Realisierungszeitraum, Optimierung von Standort und Bautechnik

  • Soziale Auswirkungen

Verbesserungen bei Infrastruktur und Beschäftigung, Einfluss auf das Entwicklungspotenzial der ländlichen Besiedlung, Armutsbekämpfung und Umsiedlungen

In einem ersten Schritt führen die Wissenschaftler Nachhaltigkeitsbewertungen in den Themenfeldern Umwelt, Klima und Sozioökonomie durch. Für die Kleinwasserkraftanlagen entwickeln sie anschließend hydrologische Modelle mit CO2-Bilanzierung und Standortoptimierung sowie passende Steuerungs- und Managementstrategien. Darauf basierend wird ein Monitoringsystem entworfen, dieses unterstützt die Bewertung der Nachhaltigkeit sowie den automatischen Betrieb der hintereinandergeschalteten Staustufen (Kaskade).

Diesen Schritten nachgelagert sind verschiedene Arbeitspakete zu Finanzierungstrategien und Betreibermodellen, die Entwicklung eines Planungsleitfadens, Machbarkeitsevaluierungen sowie Beteiligungsprozesse und Capacity- Building.

… und dabei ungenutzte Potentiale erschließen
Ein weiteres Ziel des Projektes HAPPI ist es, die in China noch unerschlossenen Potentiale der Wasserkraft zu nutzen: Es gilt, sie umweltfreundlich umzusetzen, die Technik zu optimieren sowie wirtschaftlichen Nutzen aus Knowhow- Transfer, Patenten und dem Export von Ingenieurdienstleistungen und Anlagen zu ziehen.



Bei der Verwertung der Ergebnisse stehen daher folgende Ziele im Vordergrund:

  • Anwendung der Modelle, um Standorte zu bewerten sowie um die Wasserkraftanlagen aus energetischer, hydrologischer, hydraulischer, ökologischer und ökonomischer Sicht zu optimieren.
  • Einsatz von Dimensionierungsverfahren zur optimalen Gestaltung der hydraulischen Anlagen.
  • Umsetzung gewässerökologischer Gestaltungskonzepte bei Staubauwerken und hydraulischen Kanälen sowie Anwendung fischfreundlicher Kraftwerkstechnik.
  • Schulungen zur Anwendung der entwickelten Führungsinstrumente für das Qualitätsmanagement und die Gewährleistung des Gesundheits- und Arbeitsschutzes am Bau.
  • Beratung zur Entwicklung marktfähiger Unternehmensstrukturen für Betrieb und Wirtschaftlichkeit von Energieversorgungsunternehmen.
  • Entwicklung und Anwendung von Finanzierungs- und Betreibermodellen, die auf die rechtlich-gesellschaftlichen Verhältnisse Chinas ausgerichtet sind.

Fördermaßnahme
Internationale Partnerschaften für nachhaltige Klimaschutz- und Umwelttechnologien und -dienstleistungen – CLIENT

Projekttitel
Small Hydropower Plants: Assessment of Climate Protection Potential and Improvement by Smart Technologies (HAPPI)

Laufzeit
01.10.2013 – 30.09.2016
Förderkennzeichen
02WCL1307A-F
Fördervolumen des Verbundprojektes
2.400.000 Euro

Kontakt
Fraunhofer-Institutsteil Angewandte Systemtechnik AST des Fraunhofer
IOSB Prof. Dr.-Ing. habil. Thomas Rauschenbach
Am Vogelherd 50
98693 Ilmenau
Tel.: +49 3677 461-0
E-Mail: thomas.rauschenbach@iosb-ast.fraunhofer.de
www.happishp.com
www.iosb-ast.fraunhofer.de

Deutsche Projektpartner
Fraunhofer-Institutsteil Angewandte Systemtechnik AST
Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI
G.U.B. Ingenieur AG
Universität Kassel
Umwelt- und Ingenieurtechnik GmbH Dresden
Ingenieurgesellschaft Prof. Dr. Sieker mbH
G.M.F. Gesellschaft für Mess- u. Filtertechnik mbH.

Chinesische Projektpartner
China Institute of Water Resources and Hydropower Research (IWHR) in Beijing
Hohai University in Nanjing
China Agriculture University in Beijing
Beijing Forestry University
Kraftwerksbetreiber der Qiandongnan Autonomous Region (QAR) in der Provinz Guizhou

Internet
www.happishp.com

Herausgeber
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Referat Ressourcen und Nachhaltigkeit, 53170 Bonn

Redaktion und Gestaltung
Projektträger Karlsruhe (PTKA)

Druckerei
KIT-Druckservice-Nord

Bildnachweis
Fraunhofer IOSB

Stand
September 2015