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Klimaschutzziele erreichen! Die VDE|DKE Normungs-Roadmap „Elektrische Energieeffizienz“ zeigt wie

Die Bundesregierung ist von ihren ambitionierten Klimaschutzzielen für 2020 abgekommen. Dennoch bestehen gute Chancen, die Ziele von Paris zu erreichen, wenn jetzt an der elektrischen Energieeffizienz, einer der wichtigsten Stellschrauben, gedreht wird. Wie die Industrie weitere Energieeffizienzpotenziale erschließen kann, zeigen die Experten der vom VDE getragenen Normungsorganisation VDE|DKE in der aktualisierten Version der Normungs-Roadmap „Elektrische Energieeffizienz“. „Der wichtigste Hebel, um die Energieeffizienz zu steigern, ist systematisch und ganzheitlich vorzugehen. Es reicht nicht mehr aus, bestehende Normen weiterzuentwickeln“, betont Ansgar Hinz, CEO des Technologieverbands VDE. Vielmehr erforderten Technologiesprünge und die digitale Transformation neue Ansätze. „Energiewende, regenerative Energien, Smart Home und Smart Grid verändern die Welt der Energieerzeugung, -verteilung und -nutzung. Gleichzeitig ermöglichen sie uns große Chancen, Energie effizienter zu nutzen“, so der VDE-Chef.

Die VDE|DKE Normungs-Roadmap „Elektrische Energieeffizienz“ zeigt wie Deutschland doch noch die Klimaziele erreichen kann. Bild: VDE|DKE

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Bundesregierung muss Steuern und Abgaben für Geothermiestrom angleichen

Die Geothermiebranche erwartet ein ernsthaftes Engagement der Bundesregierung für eine zügige Wärmewende. Technologien zur Erdwärmenutzung werden aktuell jedoch durch negative Rahmenbedingungen sowie überhöhte Steuern und Abgaben gebremst. Der Bundesverband Geothermie schlägt Maßnahmen vor, um das große Potenzial der Erdwärme zu heben und die Klimaschutzziele 2050 zu erreichen sowie die nationale Wirtschaft zu stärken.

Steuern und Abgaben bei Strom versus Öl und Gas - Quelle: Bundesverband Geothermie e.V.

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VDE: Staatlicher Protektionismus gefährdet Technologie und Innovation weltweit

Der Technologieverband VDE warnt ausdrücklich vor einer globalen Protektionismus-Olympiade. „Einseitige Strafmaßnahmen wie Zölle und Handelserschwernisse könnten erst der Anfang einer dramatischen Entwicklung sein. Wir sollten ernsthaft besorgt sein, dass es zu einer weltweiten Konfliktspirale zwischen den USA und der EU und letztlich auch Asien kommen wird“, warnt Ansgar Hinz, CEO des VDE. Er fordert stattdessen Konfliktmanagement mit ruhiger Hand aber deutlichen Signalen. Protektionistische Aktionen und Reaktionen würden der weltweiten Ökonomie auf ihrem Weg in ein globales, vernetztes Produktions- und Technologie-Ökosystem schaden. „Die aktuelle Metamorphose hin zur nächsten Evolutionsstufe der Industrialisierung mit einer weltweit verteilten, vernetzten Produktion – analog dem World Wide Web in der Datenverarbeitung – kann mit kurzsichtigen Begrenzungen einzelner Staaten nicht funktionieren“, warnt der VDE-Chef. Der VDE sieht über die wirtschaftlichen Risiken hinaus negative Folgen für Wissenschaft und Forschung: Diese Bereiche sind längst global verknüpft und profitieren von der Verschiedenheit der Forschungsschwerpunkte weltweit. Lenkende Eingriffe können auch hier zu Verzerrungen führen, bei denen am Ende für einen kurzfristigen wirtschaftlichen Erfolg gesellschaftsdienliche und nachhaltige Innovationen geopfert werden.

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E.ON präsentiert Innovation für den Fuhrpark der Zukunft

Mit einer Innovation macht E.ON es für Unternehmen einfacher, Fahrzeugflotten auf Elektromobilität umzurüsten. Nordrhein-Westfalens Wirtschaftsminister Andreas Pinkwart und BDEW-Präsident Johannes Kempmann haben dazu gemeinsam mit E.ON-Vorstandsmitglied Karsten Wildberger am Unternehmenssitz in Essen die E.ON DrivePlaza eröffnet. Dieses Konzept einer Strom-Tankstelle integriert Elektromobilität so in Fuhrparks, dass mehrere Fahrzeuge mit der vorhandenen Energieanbindung gleichzeitig geladen werden können.

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VDE sucht die besten Ideen für eine e-diale Zukunft

Die Challenge anlässlich des 125. Jubiläums des VDE richtet sich an Forschungseinrichtungen und Start-Ups genauso wie an Studierende und Schüler/innen. Zu gewinnen gibt es Reisen zu einem der fünf wichtigsten internationalen VDE-Tec-Hotspots in Boston, Singapur, Shanghai, Silicon Valley oder Tel Aviv sowie Kontakte zur internationalen Tec-Elite.

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Das (Schau)-Kraftwerk Forstsee

Der Wörthersee in Kärnten ist als Urlaubsregion, als alljährlicher Treffpunkt getunter Automobile und nicht zuletzt durch eine TV-Serie mit Roy Black weltbekannt. Hier befindet sich auch das älteste Pumpspeicherkraftwerk Kärntens: Das Kraftwerk Forstsee. Es ist der kleine Speichersee, etwa 160 m über dem Wörthersee, der dem Kraftwerk seinen Namen gibt.

Das Forstseekraftwerk ist zu einem Schaukraftwerk mit angeschlossener Gastronomie umgebaut worden.

Unser Tipp

Bei einem Urlaub am Wörthersee kann ein echtes Pumpspeicherkraftwerk besichtigt werden. Das Café Ampere ist mit einer Glasscheibe vom Maschinenraum des Kraftwerkes getrennt. Direkt am Wörthersee gelegen ist dieses kleine, aber nach wie vor aktiv funktionierende Kraftwerk nicht nur technisch, sondern auch architektonisch interessant. Darüber hinaus ist der Wörthersee eine bekannte Urlaubs-Location. Der Wanderer findet einen beschaulichen Weg zum ruhig gelegenen Forstsee, einem idyllischen Badeplatz in Kärnten, lange ein Geheimtipp der Einheimischen.

Besuchen Sie die Webseite des Schau-Kraftwerkes Forstsee (Betreiber: KELAG)

Integration in die Natur

Wie der Wörthersee ist heute auch der Forstsee ein beliebtes, wenngleich auch nicht weltbekanntes Erholungsgebiet. Es wird überwiegend von naturverbundenen Insidern - auch FKK-Liebhaber und Mountainbiker - geschätzt. Die Ufer des Forstsees sind mit dem Auto nicht direkt erreichbar und es gibt auch nur eine kleine Gastronomie direkt an dem kleinen Speichersee.

Nahezu verborgen für das Auge von Anwohner und Urlauber ist das Druckrohr, das vom Forstsee das Wasser auf die Turbinen des kleinen Kraftwerks am Ufer des Wörthersees führt. Das Forstsee-Kraftwerk integriert sich nahtlos in die Architektur und das Flair des Sees und dessen Umgebung. Gäbe es keine Freileitungen und auch nicht das 110 kV-Umspannwerk direkt neben dem Kraftwerksgebäude, dann würde der ahnungslose Besucher lediglich eine regionsübliche Jugendstilvilla erkennen.

Geplant wurde das - seit 1995 unter Denkmalschutz stehende - Gebäude vom Architekten Hofrat Prof. Franz Baumgartner. Baumgartner gehört zu den wichtigsten Architekten der Wörthersee-Region. Spuren seines Schaffens sind insbesondere in Pörtschach und Velden zu finden. In Klagenfurt entwarf er das bekannte Künstlerhaus. Baumgartner starb am 14. Oktober 1946 in Velden am Wörthersee.

Das Druckrohr, durch das das Antriebswasser für die Turbinen geleitet wird, wird nicht unterirdisch geführt. Direkt am Kraftwerk kann man ihm mit den Blicken in die Höhe folgen, jedoch erfordert es schon sehr große Aufmerksamkeit, um es beim Baden im See, einer Schifffahrt oder im Vorbeifahren auf der Bundesstraße B83 wahrzunehmen. Baumgartner und den Kraftwerkstechnikern gelang also bereits in den frühen 20er Jahren des vergangenen Jahrhunderts etwas, was heute keinesfalls selbstverständlich in der Planung von Kraftwerken ist: Die Integration der Technik in die Natur und das allgemeine Landschaftsbild. Sehr zu recht hat die Gemeinde Velden am Wörthersee diesen Architekten nach dessen Tod mit einem Ehrengrab gewürdigt.

Nur aus der unmittelbaren Nähe nimmt man das Druckrohr des Forstsee-Kraftwerkes überhaupt wahr und dabei ist die Vegetation im März noch nicht einmal belaubt. Insgesamt gliedert sich die Anlage auch optisch hervorragend in das Umfeld dieser beliebten Ferienregion ein.

Forstsee-Kraftwerk - Das Synonym für die Energiewende

Man überlege sich, warum ist gerade jetzt das Thema regenerative Energie so brandaktuell? Selbstverständlich wird aktuell vom Treibhauseffekt, vom Klimawandel, ja von einer bevorstehenden Klimakatastrophe gesprochen. Man muss aber auch zur Kenntnis nehmen, dass alle Rohstoffe endlich sind und sowohl Öl, Gas und Kohle, aber auch spaltbares Uran nur noch wenige Jahrzehnte den Bedarf decken werden, den moderne Zivilisationen haben. Unabhängig davon, wie viele Jahre die verschiedenen Experten noch die Verfügbarkeit der verschiedenen Ressourcen als ausreichend prognostizieren, muss künftig – auch bei vorübergehend und mutmaßlich politisch motivierten Preisrückgängen – mittel- und langfristig mit drastischen Preissteigerungen für Energie gerechnet werden. Die können auch zu sozialen Verwerfungen führen. Das Hauptmotiv für die Nutzung regenerativer Energiequellen war und ist also die Ressourcen-Verknappung.

Das Kraftwerk Forstsee wurde im Jahr 1925 in Betrieb genommen. Der Beschluss zum Bau des Kraftwerkes wurde in einem - für die Region Kärnten sehr brisanten und letztlich historischen - Jahr 1920 gefasst. 1920 ist das Jahr der Kärntner Volksabstimmung vom 10. Oktober.

1918 endete der erste Weltkrieg, der auch das Schicksal Österreichs und insbesondere das des Bundeslandes Kärnten nachhaltig beeinflusst hat. Mit dem Ende des ersten Weltkrieges gab es gravierende Veränderungen der österreichischen Grenzen. Triest und die westlich liegenden Regionen kamen zu Italien, ebenso Südtirol. Schlesien wurde von Österreich abgespalten, was sich auf die Rohstoffversorgung nachteilig auswirkte. Kompliziert gestaltete sich die Grenzziehung zwischen Kärnten und dem damals neu entstandenen Königreich der Serben, Kroaten und Slowenen. Ein sehr hart geführter Abwehrkampf entzweite das Land, denn weite Teile des heutigen Kärntens wurden damals von Slowenien beansprucht. Erst eine Volksabstimmung im Jahr 1920 schaffte Klarheit. Die Gemeinde Techelsberg liegt nördlich der damals umstrittenen Grenze. Damit wurde der Standort des Kraftwerkes im unstrittig österreichischen Teil des Landes geplant. Der damals schon existierende Forstsee bot sich zur Nutzung als Speichersee an.

Neben politischen Unsicherheiten der damaligen Zeit waren es insbesondere die Versorgungsengpässe, die neue Lösungen erforderten: In den 20er Jahren des letzten Jahrhunderts war Kohle der wichtigste Energieträger zur Erzeugung elektrischen Stroms. Auch das Kraftwerk im nahen Klagenfurt wurde mit Kohle befeuert, doch diese war auch gleichzeitig Brennstoff für die Beheizung von Häusern in ganz Europa. Da die Kohle aus Schlesien nach dem ersten Weltkrieg nicht mehr zur Verfügung stand, war die Lage insgesamt schwierig. Auch Wasserkraft aus den Flüssen des Landes hatte ihre Tücken, denn beispielsweise war im Jahr 1921 ein extremes Niedrigwasser zu verzeichnen.

Das Pumpspeicherkonzept

Im Jahr 1925 hatte die Elektrizität zwar bereits eine wichtige, aber noch nicht die heutige große Bedeutung für die Industrie und die Haushalte. Der Bedarf an elektrischer Energie war nicht nur insgesamt geringer, sondern auch die Lastkurven der Verbrauchsmengen über dem Tageszyklus waren nicht in vergleichbarer Weise so stark schwankend. Ideal ist natürlich eine berechenbar gleichmäßige Belastung der Netze und Kraftwerke. In den 20er Jahren hatten die Lastschwankungen der Jahreszeiten eine wichtige Bedeutung, die durch Brennstoffmangel in den Wintermonaten geprägt waren. Seit 1928 pumpte man am Wörthersee deswegen mithilfe überschüssiger elektrischer Energie im Sommer Wasser hinauf in den Forstsee, um dessen Kapazitäten neben dem natürlichen Zufluss zu erweitern. Dieses Verfahren wurde 1983 eingestellt. Die Kreiselpumpe im Untergeschoss des Kraftwerkes existiert zwar noch, ist jedoch stillgelegt. Der Grund dafür war neben der mittlerweile ausreichend verfügbaren Grundlastressourcen vor allem der schlechte Wirkungsgrad der alten Anlage von deutlich weniger als 70%.

Der Maschinensatz des Forstsee-Kraftwerkes: Rechts die Zwillings-Pelton-Turbine mit vier Düsen. In der Mitte dient ein 3,8t schweres Schwungrad zur Stabilisierung der Drehzahl und der Netzfrequenz. Links im orangefarbenen Gehäuse erzeugt der Generator im Vollbetrieb eine Leistung von bis zu 2,4MW.

Pumpspeicherkraftwerke sind noch heute eine wichtige Komponente im internationalen Energiekonzept. Neben Kraftwerken in Österreich sind auch in den skandinavischen Staaten, die Schweiz und Frankreich eine Reihe großer Pumpspeicherkraftwerke in Betrieb, die überschüssige elektrische Energie dazu einsetzen, um Wasser in höher gelegene Speicherseen zu pumpen. Werden in kurzzeitigen Lastspitzen zusätzliche Strommengen erforderlich, so wird das zuvor gespeicherte Wasser über die Druckrohre auf die Turbinen geführt, die wiederum die Generatoren antreiben.

Spitzenlaststrom aus Pumpspeicherkraftwerken ist teuer und kann intern im Handel zwischen den beteiligten Energieversorgern durchaus mehrere Euro pro Kilowattstunde kosten. Trotzdem ist dieses Konzept derzeit die kostengünstigste Lösung als würde man als Alternative zusätzliche durchgehend laufende Kraftwerke betreiben. Batterielösungen oder die Speicherung von Energie in Gas sind heute noch nicht wirtschaftlich einsetzbar, grundsätzlich allerdings in der Theorie möglich. Der Vorteil des Pumpspeicherkraftwerkes bzw. grundsätzlich eines Wasserkraftwerkes ist die extrem schnelle Reaktionszeit, wenn rasch Leistung in das Netz geliefert werden muss, um auf plötzliche Lastschwankungen zu reagieren.

Das Kraftwerk Forstsee

Aus einer Fallhöhe von 160 m treibt das Wasser des Forstsees eine Zwillings-Pelton-Turbine mit vier Düsen und einer Leistung von 2,4 MW an. Ein 3,8 t schweres Schwungrad mit einem Durchmesser von 2,70 m stabilisiert die Rotationsgeschwindigkeit auf der Achse zwischen Turbine und Generator und damit die Frequenz. Pro Jahr liefert das Kraftwerk rund 3000 MWh elektrische Energie. Diese Energiemenge deckt den vollständigen Bedarf von rund 750 Vier-Personen-Haushalten ab, wenn die Annahme der durchschnittlichen Verbrauchsmenge von 4000 kWh pro Jahr zugrunde gelegt wird. Die Speicherkapazität des Forstsees beträgt rund 4,7 Millionen Kubikmeter. Würde man den See konsequent ohne Rücksicht auf Mindestpegelstände über die Turbinen ohne weiteren Zufluss entleeren, so ließen sich daraus ca. 1600 Mwh elektrischer Energie, also etwas mehr als die Hälfte der Jahresproduktion des Kraftwerkes, erzeugen.Die Realität sieht nun natürlich etwas anders aus: Von den ursprünglichen drei Maschinensätzen existiert im Forstsee-Kraftwerk nur noch ein einziges Aggregat. Im Untergeschoss der Anlage existiert zwar noch die Kreiselpumpe, mit der ursprünglich Wasser aus dem Wörthersee in den Forstsee gepumpt wurde, jedoch ist diese seit 1983 nicht mehr im Betrieb. Im Idealfall könnte allerdings nach rund zwei bis drei Tagen Wartungsarbeiten wieder Wasser über die Druckleitung herauf gepumpt werden. Dies setzt allerdings voraus, dass die Anlagen nach den Jahren des Stillstandes in einem einwandfreien technischen Zustand sind. Heute hat das Pumpsystem lediglich eine Bedeutung für die Besucher, welche die Anlage besichtigen und sich über das technische Prinzip eines Pumpspeicherkraftwerkes informieren möchten.

Das Kraftwerk ist heute insbesondere in den Wintermonaten aktiv, wo es die Abdeckung des infolge elektrischer Heizungen erhöhten Strombedarf unterstützt. Darüber hinaus kann das Kraftwerk in kürzester Zeit hochgefahren werden, wenn Lastspitzen bedient werden müssen. Neben dem rein bedarfsorientierten Betrieb hat das Kraftwerk Forstsee zusätzlich eine regulatorische Aufgabe für den Wasserpegel des Speichersees. Da es sich um einen Badesee handelt und auch der Fischbestand von einem stabilen Wasserstand abhängig ist, werden die Pegelstände des Speichersees im Kraftwerk überwacht. Die Turbinen laufen nur solange, wie der Minimalpegel nicht unterschritten wird. Andererseits wird die Turbine gestartet, sobald der Pegel des Forstsees zu hoch ansteigt. Zwar gibt es auch natürliche Wege, die das Wasser gefahrlos ablaufen lassen würden, jedoch bliebe die potenzielle Energie des Wassers in diesem Fall ungenutzt.

Die Drehzahl der Pelton-Turbine wird mit Fliehkrafthebeln überwacht. Überschreitet sie eine kritische Geschwindigkeit, wird der Wasserzufluss gedrosselt. Im Störfall wird der Zufluss zur Turbine automatisch gestoppt.

Die Massenträgheit des Schwungrades verhindert rasche Drehzahlschwankungen und trägt damit zur Netzstabilität bei. In modernen Anlagen bewirkt allein die Masse des Generator-Ankers diesen Effekt, wodurch ein Schwungrad nicht mehr benötigt wird.

Prinzip wie bei “den Großen”

Mit den heute jährlich gelieferten 3000 MWh elektrischen Strom ist das kleine Kraftwerk am Wörthersee natürlich ein “Leichtgewicht” innerhalb des gesamten Netzverbundes. Im Gegensatz dazu liefert das Pumpspeicher-Kraftwerkssystem Fragant im österreichischen Mölltal bei einer Leistung von insgesamt 474 MW rund 840 GWh pro Jahr. Die Anlagen bedienen hauptsächlich den Spitzenlastbedarf. Obwohl sie insgesamt weitaus größer dimensioniert sind, entspricht das Prinzip dem des historischen Forstsee-Kraftwerkes. Es sind allerdings mehrere Stufen im Betrieb und es werden verschiedene Speicherseen genutzt.

Eine weitere Parallele hat das kleine Forstsee-Kraftwerk zu den großen Kraftwerkssystemen im Mölltal: Die Regulierung der Pegelstände in den Speicherbecken ist ein wichtiger Beitrag für den Hochwasserschutz. Starke Schneeschmelze und große Niederschlagsmengen werden kontrolliert über die Druckrohre und Turbinen abgeführt und als “Nebeneffekt” zusätzlich elektrischer Strom erzeugt.

Während die Struktur des Forstsee-Kraftwerkes mit nur einem noch aktiven Maschinensatz und einem Speicherbecken überschaubar ist, zeigen sich große Pumpspeicherkraftwerkssysteme in einer sehr komplexen Form. So besteht die Kraftwerksgruppe Fragant beispielsweise aus sieben Speicher- und drei Laufkraftwerken. Neben sechs großen Speicherseen werden die Kraftwerke aus mehreren kleinen Hochgebirgsspeichern gespeist.