Christian Doppler Labor für Sedimentforschung und -management

Kurzfassung

Prognosen zeigen, dass in den nächsten 20 Jahren 60% aller Investitionen im Energie-Sektor im Bereich der erneuerbaren Energieerzeugung liegen. Vorhersagen in Bezug auf den Ausbau der Wasserkraft weisen hier einen Erzeugungsanteil von 25% aller zukünftigen erneuerbaren Energieträger auf, vor allem auf Grund des Potenzials und der Ausbaupläne in China, Afrika, Lateinamerika und Süd-Ost Asien. Auch in Europa wird eine Zunahme des Wasserkraftanteils an der Energieproduktion auf Grund der Emissionsziele der Europäischen Union bis 2050 angestrebt bzw. gefördert. Eine der wesentlichen Herausforderungen der Wasserkraftnutzung in Bezug auf den ökonomischen und technischen Betrieb sowie die ökologische Verträglichkeit (gefordert durch die Europäische Wasserrahmenrichtlinie) ist die Entnahme, notwendige Deponierung und gestörte Dynamik von Sedimenten in Flusseinzugsgebieten, welche das zukünftige Marktpotenzial der Wasserkraftindustrie bedeutend einschränken wird. Auf Grund eines fehlenden Bewusstseins (bzw. fehlenden Prozessverständnisses) in Bezug auf die Notwendigkeiten eines nachhaltigen Sedimentmanagements zeigen sich (sehr deutlich) unterschiedliche ökonomische, technische und ökologische Probleme, die sowohl die Wasserkraftindustrie und zuständige Behörden betreffen, aber auch gesellschaftliche Komponenten (soziale Akzeptanz) beinhalten.


Das CD-Labor „Sedimentforschung und -management“ hat zum Ziel Möglichkeiten zur optimierten ökonomischen, technischen bzw. ökologischen Nutzung der Wasserkraft (Modul 1), zur Verbesserung des Sedimentmanagements bei Wasserstraßen (Modul 2) und zur Verlängerung der Lebensdauer unterschiedlicher technischer Anlagenteile von Wasserkraftanlagen (Einlaufbauwerke, Pumpen und Turbinen) (Modul 3) zu erarbeiten. Weiters ist die Gewährleistung der Hochwassersicherheit (durch Speicher) mittels Reduktion der Spitzenabflüsse und Bereitstellung von Retentionsvolumen unter Berücksichtigung ökologischer Kriterien ein Ziel der geplanten Arbeiten. Oberstes Ziel des geplanten CD-Labors ist die Reduktion der Kosten und ein verbessertes Sedimentmanagement sowohl in alpinen als auch in industriell geprägten Flusslandschaften unter Einhaltung technischer und ökologischer Vorgaben. Aufbauend auf dem Stand des Wissens werden im CD-Labor Grundlagenforschungen in Bezug auf Erosion, Transport, Sedimentation und Remobilisierung von Feststoffen durchgeführt. Für die Durchführung ist eine Kombination von Laborversuchen (z.B. physikalische Modellversuche) und Felduntersuchungen (z.B. Monitoring von Speicherentlandungen) auf unterschiedlichen Skalen (µm – Einzugsgebiet) vorgesehen, um ein verbessertes Prozessverständnis zu erzielen. Weiters werden durch Weiterentwicklungen bzw. Adaptierung von hydrodynamisch-numerischen Modellen und innovativen Anwendungen im Bereich des Monitorings (z.B. seismic profiling), neue technische Standards für die nationale und internationale Wasserkraftindustrie erarbeitet.


Das CD-Labor „Sedimentforschung und -management“ ist am Department für Wasser – Atmosphäre – Umwelt an der Universität für Bodenkultur Wien eingerichtet worden. Dieses CD-Labor wird mit vier Industriepartnern starten (VOEU, viadonau, Andritz AG und VOITH GmbH). Der Verein für Ökologie und Umweltforschung (VOEU) als Vertreter für die Wasserkrafterzeugung ist Partner des Moduls 1. Viadonau durch ihre Verantwortung in Bezug auf die Schiffbarkeit der Donau beteiligt sich an den Untersuchungen des Moduls 2. Im Modul 3 werden Andritz AG und VOITH GmbH die Arbeiten zur Verlängerung der Lebensdauer unterschiedlicher technischer Anlagenteile im Bereich der Turbinen unterstützen. Weiters ist geplant ein zusätzliches Modul (Abrasions – Untersuchungen) zu einem späteren Zeitpunkt in das CD-Labor einzugliedern.

Die Ergebnisse des CD-Labors werden nicht nur zur Definition von neuen Standards im Bereich der ökonomischen, technischen und ökologischen Optimierung der Wasserkraftnutzung beitragen. Es sind auch generelle, innovative Konzepte in Bezug auf ein nachhaltiges Sedimentmanagement in industrialisierten Flusseinzugsgebieten durch (i) ein erweitertes Prozessverständnis, (ii) Erkenntnisse über Wechselwirkungen / Beeinflussungen Ökologie und (iii) Entwicklung von neuen Monitoring- / Modellierungstechnologien zu erwarten. Weiters ist die Implementierung der Ergebnisse des CD-Labors „Sedimentforschung und -management“ in Gewässerbewirtschaftungsplänen, Richtlinien und spezifischen Gesetzgebungen in Abstimmung mit Vertretern der Wasserbauverwaltung bzw. Wildbach- und Lawinenverbauung vorgesehen.

Leiter des Christian Doppler Labors für Sedimentforschung und -management:

Christoph Hauer, Priv.-Doz. DI Dr.nat.techn.