Pilotprojekt in Vietnam: Wasserkraft für eine sichere Wasserversorgung
Mit dem Klimawandel wird in vielen Gebieten der Erde die Wasserversorgung zum Problem. Umso wichtiger werden Projekte zu einer gesicherten Wasserversorgung. Eine Pilotanlage in Vietnam zeigt ein zukunftsweisendes System für wasserkritische Regionen.
14.11.2019 – Zu den kostbarsten Rohstoffen der Zukunft zählt das Trinkwasser. Denn mit Klimawandel und Erderwärmung und den Folgen – mit Dürre und ausbleibendem Regen sowie Sinken des Grundwasserspiegels – wird die Ressource Wasser auch in Regionen der Erde knapper, die bislang kein Problem mit der Wasserversorgung hatten. Auch Wasserverschmutzung und Belastung der Gewässer durch Umweltgifte nehmen zu.
Die Voraussetzungen für eine gesicherte Wasserversorgung sind regional sehr unterschiedlich. Über 20 Prozent der Weltbevölkerung sind von Karstgrundwasser abhängig: Im porösen Gestein dieser Regionen versickert Wasser in großen Mengen und steht oft nur in großen Tiefen zur Verfügung. Dabei ist Karstwasser auch noch anfällig für Verunreinigungen. In Schwellen- und Entwicklungsländern wird eine nachhaltige Wasserversorgung in solchen Karstgebieten zur Herausforderung.
Wasserkraft innovativer nutzen, Wasserversorgung sichern
Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben sich des schwierigen Themas angenommen und im Verbundprojekt KaWaTech Solutions in einem Karstgebiet im Norden Vietnams mit einer innovativen Wasserförderanlage ein zukunftsweisendes Versorgungssystem eingerichtet. Die Kapazität der Anlage reiche aus, um die rund 10.000 Menschen, die auf dem an der Grenze zu China gelegenen Dong-Van-Karst-Plateau leben, unabhängig von Regen- und Trockenperioden mit Wasser zu versorgen, berichtet das KIT.
Die Forscher bauten ihr Konzept auf der bestehenden Infrastruktur eines Wasserkraftwerks aus den 1990er-Jahren auf. Das Kraftwerk speist sich aus dem Fluss Seo Ho und wurde bislang zur Stromerzeugung genutzt. Es ist auf einen Durchfluss von über 1.000 Litern pro Sekunde ausgelegt, und konnte bislang nur während der Regen- und Übergangszeit wirtschaftlich betrieben werden. In den trockenen Monaten stand es aufgrund der stark sinkenden Abflussmengen und dem damit einhergehenden Abfall des Wirkungsgrads der Turbinen teils mehrere Monate still. Ein bekanntes Problem, wie die Forscher bestätigen: „Dieses Phänomen kennen wir von vielen Wasserkraftwerken in tropischen und subtropischen Klimazonen“, sagt Professor Franz Nestmann, Leiter des Instituts für Wasser und Gewässerentwicklung am KIT.
Ziel des Forschungsprojekts war es daher, die Anlage auch in der Trockenzeit wirtschaftlich zu fahren und Menschen zuverlässig mit Wasser zu versorgen. Das Team entwickelte dazu ein spezielles Förderkonzept, um Wasser über eine Hochdruckleitung in die rund 400 Meter höher gelegenen Gebirgssiedlungen und die Distrikthauptstadt Dong Van City zu pumpen.
Das Konzept basiert auf einem Bypass-System mit zwei kleinen invers betriebenen Pumpen als Turbinenersatz, die bei einem Durchfluss von jeweils 40 Litern pro Sekunde ihren besten Wirkungsgrad erreichen. „Die von der Wasserkraft in Bewegung gesetzten Turbinen treiben mechanisch zwei Wellen an, die direkt an zwei Förderpumpen gekoppelt sind“, erläutern die Forscher das System. Die beiden Module aus Pumpe und Turbine könnten nun ohne den Einsatz von elektrischer Energie mit hohem Wirkungsgrad insgesamt bis zu 1,5 Millionen Liter Wasser pro Tag fördern – eine Menge, die sogar deutlich über den derzeitigen Bedarf hinaus gehe. „Damit haben wir ein komplett energieautarkes, ökonomisch und ökologisch nachhaltiges System geschaffen, das zudem einfach und mit wenig Wartungsaufwand zu handhaben ist“, erläutert Peter Oberle, Forscher am Institut für Wasser und Gewässerentwicklung am KIT.
Das System wird ganzheitlich weiter optimiert: Es wurde ein umfassendes Gewässermonitoring installiert, die wasserbauliche Infrastruktur vor Ort saniert. Für die Wasserbauwerke wurde optimierter Beton auf Basis der dort zur Verfügung stehenden Baustoffe entwickelt sowie ein selbstregulierendes Mehrkammer-System für eine gerechte und flexible Verteilung des geförderten Wassers umgesetzt. Für das nächste Jahr sind bereits der Bau einer Wasseraufbereitungsanlage sowie der dezentrale Einsatz solarbetriebener Pumpen geplant.
Es ist ein Pilotprojekt, das auf ähnliche Gebiete weltweit übertragen werden soll. „Wir haben in diesem Projekt Technologien und Konzepte entwickelt, die hoffentlich nicht nur den Menschen in Nordvietnam nutzen, sondern auch in anderen Karstwasser-Regionen der Welt“, betonen die Projektleiter. na
