BIW3-09: Wasserkraftanlagen
Inhaltsverzeichnis
Stoffgebiete und Dozenten
Stauanlagen
Dr.-Ing. Ulf Helbig
Wasserkraftanlagen
© Ulrich van Stipriaan
Professor
NameHerr Prof. Dr.-Ing. Jürgen Stamm
Professur für Wasserbau, Dekan Bauingeneurwesen, Bereichssprecher
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Besucheradresse:
Haus 116, Raum 04-22 August-Bebel-Straße 30
01219 Dresden
- work Tel.
- +49 351 463-34397
- fax Fax
- +49 351 463-37120
Sprechzeiten:
Bitte vereinbaren Sie im Voraus telefonisch einen konkreten Termin.
© Tobias Gierra
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
NameHerr Dr.-Ing. Rocco Zimmermann
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Modulbeschreibung
Inhalte und Qualifikationsziele
Inhalt des Moduls sind grundlegende und spezielle wasserbauliche Aspekte bei der Planung, beim Bau und beim Betrieb für verschiedene Typen von Stauanlagen. Die hydraulische und funktionale Optimierung des Bauwerks, die Dichtigkeit und standsichere Einbindung des Bauwerkes in den Untergrund sowie Bau- und Betriebsweisen von Stauanlagen bilden einen besonderen Schwerpunkt. Die Studierenden sind damit in der Lage, wasserwirtschaftliche, betriebliche und ökologische Aspekte abzuwägen und zu beurteilen. Sie verfügen über vertiefte Kompetenzen zur konstruktiven Gestaltung und zur hydraulischen Bemessung, zur Überwachung, zur Sanierung und Modernisierung alter Anlagen, insbesondere von Fluss- und Talsperren. Die Studierenden sind damit in der Lage eine Stauanlage umfassend funktional zu beurteilen.
Einen weiteren Schwerpunkt bildet die energetische Nutzung von Stauanlagen mittels Wasserkraftanlagen. Die Studierenden haben Einblick in energiewirtschaftliche Begriffe und Themen, regenerative Energien, Turbinentypen und deren Kennfelder, Laufwasserkraftwerke, Kraftwerksketten oder Kleinwasserkraftanlagen und sind in der Lage, ökologische Konfliktpunkte zu bewerten sowie Anlagenteile und deren Wirtschaftlichkeit zu bemessen.
Lehrformen
4 SWS Vorlesung und 2 SWS Übung
Voraussetzungen für die Teilnahme
Es werden die in den Modulen Weiterführende Technische Mechanik (BIW1-04), Bodenmechanik und Grundbau (BIW2-03) sowie Grundlagen der Technischen Hydromechanik und des Wasserbaus (BIW2-08) zu erwerbenden Kompetenzen vorausgesetzt.
Verwendbarkeit
Pflichtmodul im Hauptstudium für die Vertiefung Wasserbau und Umwelt, Wahlpflichtmodul im Hauptstudium für die übrigen Vertiefungen, insbesondere Konstruktiver Ingenieurbau
Im Aufbaustudiengang Bauingenieurwesen: Wahlpflichtmodul, insbesondere für die Vertiefung Konstruktiver Ingenieurbau
Das Modul schafft die Voraussetzungen für die Module BIW4-46, BIW4-48, BIW4-50, BIW4-51, BIW4-53 sowie BIW4-61.
Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten
Die Modulprüfung besteht aus:
- Klausurarbeit (120 min) zu Stauanlagen und
- Klausurarbeit (120 min) zu Wasserkraftanlagen.
Prüfungsvorleistungen sind:
- ein Beleg im Umfang von 30 Std. für die Klausurarbeit Stauanlagen und
- ein Beleg im Umfang von 30 Std. für die Klausurarbeit Wasserkraftanlagen.
Leistungspunkte und Noten
Durch das Modul können 8 Leistungspunkte erworben werden.
Die Modulnote ergibt sich aus dem arithmetischen Mittel der Noten der beiden Prüfungsleistungen.
Häufigkeit des Moduls
Modul wird jedes Studienjahr, beginnend im Wintersemester, angeboten.
Arbeitsaufwand
Der Gesamtarbeitsaufwand beträgt 240 Stunden.
Dauer des Moduls
2 Semester
Informationen zur Lehrveranstaltung
Allgemeines
- 2 SWS Vorlesung und 1 SWS Übung im 6. Semester
- Die Veranstaltung findet jedes Sommersemester statt.
- Die schriftliche Prüfung (120 min) zu Wasserkraftanlagen wird in jeder Prüfungsperiode angeboten (2x jährlich).
- Zugelassene Unterlagen: Fachbücher, Vorlesungs- und Übungsunterlagen, Mitschriften, programmierbare Taschenrechner
- Die Belegaufgabenstellung erhalten Sie beim Übungsleiter dieser Lehrveranstaltung.
Lehrinhalte
Vorlesungen
- Einleitung
1.1 Energiewirtschaftliche Kenngrößen
1.2 Nationaler und globaler Energiebedarf, zukünftige Bedarfsentwicklung
1.3 Energiepotentiale, Stromgestehungskosten regenerativer Energien
1.4 Gegenwärtiger und zukünftiger Anteil der Wasserkraft an der Energiedeckung
1.5 Geschichtliche Entwicklung der Wasserkraftnutzung
1.6 Klassifizierung der Wasserkraftanlagen - Wasserkraftanlagen und Turbinen
2.2 Typen von Wasserturbinen
2.3 Turbinengleichung
2.4 Ähnlichkeitsgesetze von Strömungsmaschinen
2.5 Kennfelder von Turbinen
2.6 Spezifische Drehzahlen
2.7 Regelung von Wasserturbinen
2.8 Generatoren - Niederdruckanlagen
3.1 Anordnung und Stauraum
3.2 Wasserwirtschaftliche und energiewirtschaftliche Planungsgrundlagen
3.3 Staustufenketten - Krafthaus
4.1 Krafthaustypen
4.2 Rechen, Rechenreinigung
4.3 Einlaufspirale, Saugschlauch
4.4 Näherungsweise Krafthausberechnung für verschiedene Turbinentypen - Kleinwasserkraftanlagen
5.1 Anordnungsvarianten und Turbinentypen
5.2 Näherungsweise Berechnung der Krafthausabmessungen
5.3 Wasserräder - Mitteldruckanlagen
6.1 Einführung
6.2 Beispiele - Hochdruckanlagen
7.1 Bauweisen
7.2 Triebwasserleitungen
7.3 Verschlussanordnungen - Einführung in die Wirtschaftlichkeitsberechnung
8.1 Investitionszeitraum und Zahlungskalender
8.2 Grundbegriffe der Wirtschaftlichkeitsberechnung
8.3 Methoden der Investitionsrechnung
8.4 Kennwerte und Kostenermittlung - Pumpspeicheranlagen
9.1 Bauelemente und Anlagentypen
9.2 Energiebilanz
9.3 Kreiselpumpen - Triebwasserleitungen
10.1 Stollen
10.2 Wirtschaftlicher Rohrdurchmesser
10.3 Wasserschlossberechnung
10.4 Seitenentnahme und Tiroler Wehr - Wellen- und Gezeitenkraftwerke
11.1 Wellenkraftwerke: Wellenparameter, Wandlersysteme, Beispiele
11.2 Gezeitenkraftwerke: Beispiele, Varianten
Übungen
- Energie, Staustufen
- Turbinenbemessung
- Kleinwasserkraftanlage
- Wirtschaftlichkeitsberechnung
- Berechnung eines Rohrleitungsfestpunktes
- Wirtschaftlicher Rohrdurchmesser
- Sohlentnahmen
Übungsleiter
© André Terpe
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
NameHerr Dipl.-Ing. Niklas Marc Schwiersch
Eine verschlüsselte E-Mail über das SecureMail-Portal versenden (nur für TUD-externe Personen).
Besucheradresse:
Haus 116, Zimmer 04-011 August-Bebel-Straße 30
01219 Dresden
- work Tel.
- +49 351 463-34725
- fax Fax
- +49 351 463-37120
Sprechzeiten:
- Montag:
- 08:00 - 10:00
- Mittwoch:
- 08:00 - 10:00
- Freitag:
- 08:00 - 10:00
Zurzeit finden Besprechungen per Videokonferenz in einem virtuellen Besprechungsraum statt. Bitte melden Sie sich für eine Besprechung vorab per E-Mail an, dann übersende ich Ihnen alle weiteren Informationen bzgl. des Raumzugangs.
Termin und Ort im Sommersemester 2020
Vorlesung
Dienstags, 4. DS, 13:00 - 14.30 Uhr
wöchentlich
Raum: GER/037/H
Übung
Mittwochs, 4. DS, 13:00 - 14.30 Uhr
nur in geraden Wochen
Raum: ABS/E08/H
Unterlagen zur Lehrveranstaltung
Das Skript sowie weitere Unterlagen (z. B. Vorlesungsfolien, Lösungen zu Übungen) finden Sie im Bildungsportal Sachsen (OPAL) auf den Seiten des Institutes. Der mit Ihren ZIH-Login-Daten passwortgeschützte Zugang wird für Teilnehmer der Lehrveranstaltung nach einmaliger Registrierung gewährt. Richten Sie Ihre diesbezüglichen Anfragen bitte an einen Übungsleiter dieser Lehrveranstaltung.
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