DE102010021529A1 - Hydro-electric power plant for power generation, has industrial water removal unit including pressure line in region of water flow direction before turbine, and expander reducing industrial water pressure and driving energy aggregate unit - Google Patents

Abstract

The plant (1) has an industrial water removal unit (7) including a pressure line (3) in a region of a water flow direction before a turbine (4). An expander (11) i.e. single-step centrifugal pump, is arranged in the flow direction according to the removal unit and before elements of an industrial water system (10). The expander reduces industrial water pressure and drives an energy aggregate unit (13) i.e. generator. A level of water in the pressure line between head water (2) and the removal unit is more than 20 m. A cooling circuit is fed with water from the industrial water system. An independent claim is also included for a method for supplying power for a hydro-electric power plant.

Description

Die Erfindung betrifft ein Wasserkraftwerk mit einem Brauchwassersystem nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Energieversorgung eines derartigen Wasserkraftwerks.The invention relates to a hydroelectric power plant with a service water system according to the closer defined in the preamble of claim 1. Art also relates to a method for power supply of such a hydroelectric power plant.

Wasserkraftwerke sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. Sie nutzen die Lageenergie von Wasser, um diese mit Hilfe von Turbinen in Bewegungsenergie umzuwandeln, welche sie dann typischerweise zum Antrieb von Generatoren nutzen. Über die Generatoren wird so aus der Lage- und/oder Strömungsenergie des Wassers elektrische Energie erzeugt. Insbesondere für den Fall, dass das zur Energieerzeugung genutzte Wasser in Speicherbecken zwischengespeichert und über Druckleitungen einer Turbine zugeführt wird, stehen dabei vergleichsweise hohe Energiemengen zur Verfügung, da Fallhöhen von deutlich über 30 Meter zwischen dem sogenannten Oberwasser und der Turbine allgemein bekannt und üblich sind. Bei sogenannten Pumpspeicherkraftwerken, welche die Energie von Wasser in einem beispielsweise von einem Berg in hoher geodätischer Höhe liegenden Speicher nutzen, können die Fallhöhen auch deutlich größer als 100 Meter sein.Hydroelectric power plants are known from the general state of the art. They use the potential energy of water to transform them into kinetic energy with the help of turbines, which they then typically use to drive generators. The generators thus generate electrical energy from the positional and / or flow energy of the water. In particular, in the event that the water used for energy production is cached in reservoirs and fed via pressure lines of a turbine, thereby comparatively large amounts of energy are available, as drop heights of well over 30 meters between the so-called upper water and the turbine are well known and common. In so-called pumped storage power plants, which use the energy of water in an example of a mountain lying in high geodetic altitude memory, the fall heights can also be significantly greater than 100 meters.

In Wasserkraftwerken ist es nun so, dass zwar an den Generatoren eine große Menge an elektrischer Energie zur Verfügung steht. Diese liegt jedoch typischerweise auf einem sehr hohen Spannungsniveau vor, sodass eine Nutzung eines Bruchteils dieser Energie für die eigene Energieversorgung des Wasserkraftwerks mit erheblichem Aufwand verbunden ist. Ferner muss für Notlaufsysteme, und hier insbesondere zum Betätigen von Abstellschiebern und dergleichen, in einem Wasserkraftwerk immer eine Notenergieversorgung vorhanden sein. Dies muss unabhängig vom Betrieb der Turbinen funktionieren, beispielsweise um diese bei vorhandenem Druck in den Druckleitungen durch das Schließen von Absperrschiebern oder dergleichen in einem Notfall abstellen zu können. Die Eigenenergieversorgung von Wasserkraftwerken mit elektrischer Energie erfolgt daher zumeist über von Dieselmotoren angetriebene Generatoren oder ähnliche Aufbauten und verfügt über elektrische Energiespeicher in Form von Batterien, um auch im Notfall weiterhin elektrische Energie für eine Notstromversorgung zur Verfügung zu haben. Ergänzend oder alternativ hierzu sind auch hydraulische Systeme denkbar, bei denen Druckenergie in Druckspeichern vorgehalten werden kann. Sowohl Batterien als auch Druckspeicher haben dabei jedoch den Nachteil, dass diese vergleichsweise groß, aufwändig und teuer sind.In hydroelectric power plants it is now the case that, although a large amount of electrical energy is available at the generators. However, this is typically at a very high voltage level, so that use of a fraction of this energy for the own power supply of the hydroelectric power plant is associated with considerable effort. Furthermore, emergency power systems, and in particular for operating shut-off valves and the like, must always have an emergency power supply in a hydropower plant. This must work independently of the operation of the turbines, for example, to be able to stop them in the event of an existing pressure in the pressure lines by closing gate valves or the like. The own energy supply of hydropower plants with electrical energy is therefore usually driven by diesel engines generators or similar structures and has electrical energy storage in the form of batteries to continue to have electrical energy for an emergency power supply even in an emergency. In addition or alternatively, hydraulic systems are conceivable in which pressure energy can be stored in pressure accumulators. However, both batteries and accumulator have the disadvantage that they are relatively large, expensive and expensive.

Außerdem wird in Wasserkraftwerken typischerweise ein Brauchwassersystem installiert, welches insbesondere eine Kühlwasserversorgung des Wasserkraftwerks umfasst. Eine solche Kühlwasserversorgung kann beispielsweise in einem oder zwei Kreisläufen aufgebaut sein und dient so entweder unmittelbar oder über einen Wärmetauscher als Zwischenkühler zur Kühlung von verschiedenen Elementen des Wasserkraftwerks, insbesondere zur Kühlung von Generatoren, Transformatoren und Ähnlichem. Neben diesem Einsatz des Brauchwassers als Kühlwasser wird das Brauchwasser außerdem für weitere Anwendungen benötigt, beispielsweise um Wasser für Feuerlöschanlagen vorzuhalten oder um, gegebenenfalls nach einer geeigneten Aufbereitung, Trinkwasser für den Bereich des Wasserkraftwerks zur Verfügung zu stellen. All dies ist insbesondere dann von Interesse, wenn das Wasserkraftwerk weit ab einer geeigneten Infrastruktur liegt und so eine Anbindung an öffentliche Versorgungsnetze nicht oder nur mit erheblichem Aufwand möglich wäre.In addition, in hydropower plants typically a service water system is installed, which includes in particular a cooling water supply of the hydroelectric power plant. Such a cooling water supply may for example be constructed in one or two circuits and thus serves either directly or via a heat exchanger as an intercooler for cooling of various elements of the hydroelectric power plant, in particular for cooling of generators, transformers and the like. In addition to this use of service water as cooling water, the service water is also needed for other applications, for example, to provide water for fire extinguishing systems or to provide, if appropriate after a suitable treatment, drinking water for the area of the hydroelectric power plant. All this is of particular interest if the hydropower plant is far from a suitable infrastructure and so a connection to public utility networks would not or only with considerable effort would be possible.

Das Wasser für ein Brauchwassersystem wird bei Wasserkraftwerken typischerweise aus dem Wasserablauf nach der Turbine entnommen. Es muss dann über geeignete Pumpen gefördert werden, um Druckverluste im Brauchwassersystem und gegebenenfalls eine Förderhöhe ausgleichen zu können. In einer alternativen Anwendung ist es daher auch bekannt, das Brauchwasser aus der Druckleitung vor der Turbine zu entnehmen. Dann entfällt typischerweise die benötigte Fördereinrichtung für das Brauchwassersystem. Allerdings muss aufgrund des teilweise sehr hohen vorliegenden Drucks im Bereich einer solchen Brauchwasserentnahme ein Brauchwassersystem ausgebildet werden, welches diesem hohen Druck standhält beziehungsweise das Brauchwassersystem muss über typischerweise mehrere hintereinander geschaltete Drosselventile so ausgestaltet werden, dass eine Reduzierung des in der Druckleitung anstehenden Drucks auf ein für das Brauchwassersystem geeignetes Druckniveau erreicht werden kann.The water for a service water system is typically taken from hydroelectric power plants downstream of the turbine for hydropower plants. It then has to be pumped by suitable pumps in order to be able to compensate for pressure losses in the service water system and possibly a delivery head. In an alternative application, it is therefore also known to remove the service water from the pressure line before the turbine. Then typically eliminates the required conveyor for the service water system. However, due to the sometimes very high pressure present in the field of such service water removal a service water system must be formed which withstands this high pressure or the service water system must be configured via typically several series connected throttle valves so that a reduction in the pressure line pending pressure on a for the service water system suitable pressure level can be achieved.

Es ist nun die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung ein Wasserkraftwerk mit einem Brauchwassersystem anzugeben, welches die oben genannten Nachteile vermeidet.It is now the object of the present invention to provide a hydroelectric power plant with a service water system, which avoids the disadvantages mentioned above.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst. Ein Verfahren zur Energieversorgung eines derartigen Wasserkraftwerks ist durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 10 angegeben. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Wasserkraftwerks und/oder des Verfahrens zur Eigenenergieversorgung des Wasserkraftwerks ergeben sich dabei aus den jeweiligen hiervon abhängenden Unteransprüchen.According to the invention this object is achieved by the features mentioned in the characterizing part of claim 1. A method for powering such a hydroelectric power plant is given by the features in the characterizing part of claim 10. Further advantageous embodiments of the hydroelectric power plant and / or the method for own energy supply of the hydroelectric power plant result from the respective dependent therefrom dependent claims.

Das erfindungsgemäße Wasserkraftwerk sieht es also vor, dass die Einrichtung zur Reduzierung des Brauchwasserdrucks als wenigstens eine Expansionseinrichtung ausgebildet ist, welche wenigstens ein Energieaggregat antreibt. Dieser Aufbau ermöglicht es, bei einer Brauchwasserentnahme aus der Druckleitung den in der Druckleitung vorliegenden Druck zu nutzen, um über diesen Wasser aus dem Bereich der Druckleitung in das Brauchwassersystem zu fördern. Damit lässt sich zur Versorgung des Brauchwassersystems mit Wasser auf ein eigenes Fördermittel wie eine Pumpe oder dergleichen verzichten. Da in der Druckleitung typischerweise ein Druck vorliegt, welcher deutlich höher ist als es die Druckverluste im rauchwassersystem sind, kann die verbleibende Druckdifferenz in der wenigstens einen Expansionseinrichtung genutzt werden. Die Expansionseinrichtung reduziert dann den Ausgangsdruck auf einen für das Brauchwassersystem benötigten Druck und erzeugt dabei mechanische Leistung. The hydroelectric power plant according to the invention thus provides that the device for reducing the service water pressure is designed as at least one expansion device, which drives at least one energy aggregate. This construction makes it possible to use the present in the pressure line pressure at a service water extraction from the pressure line to promote this water from the area of the pressure line in the process water system. This makes it possible to dispense with the supply of the service water system with water on its own funding such as a pump or the like. Since there is typically a pressure in the pressure line which is significantly higher than the pressure losses in the smoke water system, the remaining pressure difference in the at least one expansion device can be used. The expansion device then reduces the outlet pressure to a pressure required for the domestic water system, thereby generating mechanical power.

Diese mechanische Leistung kann über das Energieaggregat genutzt werden. Ein solches Energieaggregat kann dabei prinzipiell in verschiedener Art und Weise aufgebaut sein, es kann beispielsweise ein Hydraulikaggregat, ein Pneumatikkompressor oder Ähnliches sein.This mechanical power can be used via the power unit. Such an energy unit can in principle be constructed in various ways, it may for example be a hydraulic unit, a pneumatic compressor or the like.

In einer besonders bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Aufbaus ist das Energieaggregat dabei als Generator ausgebildet. Ein solcher Generator kann zusammen mit der Expansionseinrichtung also den Drucküberschuss, welcher aus dem Bereich der Druckleitung auf ein für das Brauchwassersystem geeignetes Druckniveau reduziert werden muss, nutzen, um elektrische Energie bereitzustellen. Diese elektrische Energie kann dann beispielsweise zur Eigenenergieversorgung des Wasserkraftwerks mit eingesetzt werden oder kann eine solche Eigenenergieversorgung zumindest unterstützen.In a particularly preferred development of the structure according to the invention, the energy aggregate is designed as a generator. Such a generator can thus use the pressure surplus, which must be reduced from the region of the pressure line to a pressure level suitable for the process water system, together with the expansion device in order to provide electrical energy. This electrical energy can then be used, for example, for the self-energy supply of the hydroelectric power plant or can at least support such a self-energy supply.

Die Expansionseinrichtung selbst kann dabei in beliebiger Art und Weise aufgebaut sein. Beispielsweise wäre der Einsatz von Mikroturbinen oder Ähnlichem, welche alleine oder in Reihe hintereinander geschaltet sind, denkbar, um aus der benötigten Druckreduzierung vom Druck der Druckleitung auf das Druckniveau des Brauchwassersystems möglichst viel Energie zurückzugewinnen.The expansion device itself can be constructed in any way. For example, the use of microturbines or the like, which are connected alone or in series, conceivable to recover as much energy from the pressure reduction required by the pressure of the pressure line to the pressure level of the service water system.

In einer besonders günstigen und vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Wasserkraftwerks ist es vorgesehen, dass die Expansionseinrichtung als wenigstens einstufige Kreiselpumpe ausgebildet ist. Eine solche ein- oder mehrstufige Kreiselpumpe in der benötigten Größenordnung ist typischerweise als kostengünstiges standardisiertes Bauteil am Markt verfügbar. Diese Kreiselpumpe kann nun in der Art einer Turbine „rückwärts” betrieben werden, um so Druck abzubauen und gleichzeitig mechanische Leistung zu liefern. Sie weist dabei typischerweise keinen so hohen Wirkungsgrad auf, wie es eine speziell für die benötigte Druckdifferenz und den benötigten Durchfluss konstruierte Turbine tun würde, sie ist jedoch sehr viel kostengünstiger, sodass das Brauchwassersystem ohne großen zusätzlichen Kostenaufwand unter Nutzung einer ein- oder mehrflutigen Kreiselpumpe als Expansionseinrichtung aufgebaut werden kann.In a particularly favorable and advantageous development of the hydroelectric power plant according to the invention, it is provided that the expansion device is designed as at least one-stage centrifugal pump. Such a single-stage or multistage centrifugal pump of the required order of magnitude is typically available on the market as a cost-effective standardized component. This centrifugal pump can now be operated in the manner of a turbine "backwards", so as to reduce pressure and at the same time to provide mechanical power. It typically has not as high an efficiency as would a turbine designed specifically for the required pressure difference and the required flow would do, but it is much more cost effective, so that the service water system without much additional cost using a single or multi-flow centrifugal pump Expansion device can be constructed.

In einer besonders günstigen und vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Wasserkraftwerks ist es dabei vorgesehen, dass die Expansionseinrichtung in Strömungsrichtung nach der Brauchwasserentnahme und vor weiteren Elementen des Brauchwassersystems angeordnet ist. Ein solcher Aufbau erlaubt es, den im Brauchwassersystem vorliegenden beziehungsweise benötigten Druck bereits am Systemeingang des Brauchwassersystems bereitzustellen. Ein solcher Druck kann beispielsweise ca. 2,5 bar betragen und reicht aus, um die im Brauchwassersystem auftretenden Druckverluste zu überwinden. Geht man von einer Wassersäule von beispielsweise 150 Metern in der Druckleitung aus, so liegt im Bereich der Brauchwasserentnahme also ein Druck von ca. 15 bar vor. Wird nun über die Expansionseinrichtung die Druckdifferenz von 12,5 bar genutzt, um diese in mechanische Energie für das Energieaggregat umzuwandeln, so liegt bereits am Eingang des Brauchwassersystems nach der Expansionseinrichtung nur noch der vergleichsweise geringe Druck von 2,5 bar vor. Das komplette Brauchwassersystem kann ab dieser Stelle also so ausgebildet werden, dass Rohrleitungen, flexible Leitungselemente, Armaturen und dergleichen lediglich auf diese 2,5 bar Druck ausgelegt werden müssen. Im Gegensatz zur Auslegung eines Brauchwassersystems auf beispielsweise die oben genannten 15 bar stellt dies einen erheblich geringeren Aufwand dar, da das System mit einfacheren Rohrleitungen, Armaturen und dergleichen ausgestaltet werden kann.In a particularly favorable and advantageous development of the hydroelectric power plant according to the invention, it is provided that the expansion device is arranged in the flow direction after the process water removal and before other elements of the process water system. Such a construction makes it possible to provide the pressure present or required in the service water system already at the system entrance of the service water system. Such a pressure may for example be about 2.5 bar and is sufficient to overcome the pressure losses occurring in the process water system. Assuming a water column of, for example, 150 meters in the pressure line, so there is a pressure of about 15 bar in the field of hot water extraction. If the pressure difference of 12.5 bar is now used via the expansion device in order to convert it into mechanical energy for the energy aggregate, then only the comparatively low pressure of 2.5 bar is present at the entrance of the process water system after the expansion device. The complete service water system can therefore be formed from this point so that piping, flexible conduit elements, fittings and the like need only be designed for this 2.5 bar pressure. In contrast to the design of a service water system, for example, the above-mentioned 15 bar, this represents a considerably lower cost, since the system can be configured with simpler piping, fittings and the like.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Wasserkraftwerks ist es ferner vorgesehen, dass wenigstens zwei Expansionseinrichtungen parallel mit einer oder mehreren Brauchwasserentnahmen aus einer oder mehreren Druckleitungen angeordnet sind. Ein solcher Aufbau, der mehrere der Expansionseinrichtungen parallel nutzt, zielt insbesondere darauf ab, dass die Expansionseinrichtungen zusammen mit den Energieaggregaten zur Notstromversorgung beziehungsweise Notenergieversorgung, beispielsweise über ein Hydraulikaggregat, benötigt werden. In diesem Fall ist es von besonderem Vorteil und aus Sicherheitsgründen häufig vorgeschrieben, dass mehrere redundante Systeme parallel vorhanden sind, sodass beim Ausfall eines ersten Systems ein zweites System dessen Funktionalität mit übernehmen kann. Sind mehrere Druckleitungen vorhanden, welche jeweils mit einer oder mehreren Brauchwasserentnahmen versehen sind, so besteht darüber hinaus die Möglichkeit, einzelne Expansionseinrichtungen mit Energieaggregaten in Form von Generatoren zu verbinden und andere Expansionseinrichtungen beispielsweise mit Energieaggregaten in Form von Hydraulikaggregaten zu verbinden. Dann Isst sich sowohl Hydraulikdruck zum Betätigen von Schiebern, Sperrventilen, einer Verstellung von Turbinenschaufeln und Ähnlichem über die Expansionseinrichtungen des Brauchwassersystems liefern, als auch elektrische Energie über die Generatoren.In an advantageous development of the hydroelectric power plant according to the invention, it is further provided that at least two expansion devices are arranged in parallel with one or more service water withdrawals from one or more pressure lines. Such a construction, which uses several of the expansion devices in parallel, aims in particular at the fact that the expansion devices are required together with the power units for emergency power supply or emergency energy supply, for example via a hydraulic power unit. In this case, it is particularly advantageous and often required for security reasons that several redundant systems are present in parallel, so that in case of failure of a first system, a second system can take its functionality with. Are several Pressure lines present, which are each provided with one or more service water withdrawals, there is also the possibility to connect individual expansion devices with energy units in the form of generators and other expansion devices, for example, to connect to power units in the form of hydraulic units. Then, both hydraulic pressure for actuating slides, shut-off valves, adjustment of turbine blades and the like via the expansion devices of the service water system can be supplied, as well as electrical energy via the generators.

Das Verfahren zur Energieversorgung eines derartigen Wasserkraftwerks sieht es erfindungsgemäß nun vor, dass die an dem Energieaggregat anfallende Energie zur zumindest teilweisen Eigenversorgung des Wasserkraftwerks genutzt wird. Diese Energie, welche ohnehin anfällt, da der Druck im Brauchwassersystem reduziert werden muss, kann also vorteilhaft zur Eigenenergieversorgung genutzt werden. Diese Energie kann mit einem oder mehreren geeigneten Energieaggregaten auf einem Leistungs- beziehungsweise Spannungsniveau bereitgestellt werden, welche für die Eigenenergieversorgung des Kraftwerks von Vorteil ist. Gegenüber einer Entnahme von beispielsweise elektrischer Energie aus dem Bereich der Hauptgeneratoren ist hier kein zusätzlicher Aufwand hinsichtlich Transformation und Reduktion der Spannung notwendig. Die anfallende Energie kann dadurch Generatoren mit Dieselmotoren zu deren Antrieb ersetzen oder zumindest in ihrer Größe und ihrer Betriebsdauer minimieren.The method for power supply of such a hydroelectric power plant according to the invention now provides that the energy accumulating on the energy aggregate is used for the at least partial self-supply of the hydroelectric power plant. This energy, which arises anyway, since the pressure in the service water system must be reduced, so can be used advantageously for own energy supply. This energy may be provided with one or more suitable power units at a power level that is beneficial to the power plant's own power supply. Compared to a removal of, for example, electrical energy from the region of the main generators no additional effort in terms of transformation and reduction of the voltage is necessary here. The resulting energy can thereby replace generators with diesel engines for their drive or minimize at least in size and operating time.

In einer besonders günstigen und vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass über die Expansionseinrichtung und das Energieaggregat zumindest ein Teil der Notenergieversorgung des Wasserkraftwerks realisiert wird. Das System mit der im Brauchwassersystem angeordneten Expansionseinrichtung und dem Energieaggregat ist in der Lage, Energie zu liefern, so lange Wasser im Bereich der Druckleitung vorhanden ist und damit Wasser im Bereich der Brauchwasserentnahme zur Verfügung steht. Typischerweise dient ein Notenergiesystem in einem Wasserkraftwerk dazu, entsprechende Schieber zu betätigen, um beispielsweise die Wasserzufuhr zu Turbinen abzusperren oder Ähnliches. Es muss gemäß den meisten geltenden Vorschriften solange funktionieren, wie Wasser im Bereich der Druckleitungen vorhanden ist. Da nun bei dem vorliegenden System die Expansionseinrichtung immer dann betrieben werden kann, wenn Wasser im Bereich der Druckleitung vorhanden ist, kann auch in diesen Fällen über das Energieaggregat beispielsweise elektrische oder hydraulische Energie zur Verfügung gestellt werden. Die Anforderungen an eine Notenergieversorgung werden daher ideal erfüllt. Die Notenergieversorgung des Wasserkraftwerks kann dadurch weitgehend auf die Expansionseinrichtung und die Energieaggregate im Brauchwassersystem gestützt werden. Andere Elemente und Komponenten eines an sich bekannten Notenergieversorgungssystems, wie beispielsweise Dieselgeneratoren, Batterien und dergleichen, können eingespart oder zumindest hinsichtlich ihrer Größe und Kapazität deutlich reduziert werden. Insbesondere ein reduzierter Einsatz von Batterien dient dabei vorteilhafterweise einer Reduzierung von Betriebskosten des Wasserkraftwerks.In a particularly favorable and advantageous development of the method according to the invention, it is provided that at least part of the emergency energy supply of the hydroelectric power plant is realized via the expansion device and the energy aggregate. The system with the arranged in the process water system expansion device and the power unit is able to provide energy as long as water is present in the pressure line and thus water is available in the field of industrial water. Typically, a note power system in a hydroelectric power plant is used to actuate appropriate valves, for example to shut off the supply of water to turbines or the like. It must operate as long as there is water in the area of the pressure lines, in accordance with most applicable regulations. Since, in the present system, the expansion device can always be operated when water is present in the region of the pressure line, electric or hydraulic energy can be made available, for example, in these cases via the energy aggregate. The requirements for a Notenergieversorgung are therefore ideally met. The emergency energy supply of the hydroelectric power plant can be largely based on the expansion device and the power units in the service water system. Other elements and components of a per se known Notenergieversorgungssystems, such as diesel generators, batteries and the like, can be saved or significantly reduced at least in terms of their size and capacity. In particular, a reduced use of batteries advantageously serves to reduce operating costs of the hydroelectric power plant.

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es ferner vorgesehen sein, dass bei abgeschalteter/abgeschalteten Turbine/Turbinen in wenigstens einer der Druckleitungen Wasser gespeichert bleibt, welches bei Bedarf die Expansionseinrichtung und das Energieaggregat in dem mit dieser Druckleitung verbundenen Brauchwassersystem antreibt. Damit lässt sich nicht nur die oben beschriebene Notenergieversorgung realisieren, sondern es lässt sich durch ein Speichern von Wasser in der Druckleitung eine Energiespeicherung bewerkstelligen, da dieses Wasser im Notfall über das Brauchwassersystem und die darin befindliche Expansionseinrichtung geleitet werden kann. Dann kann über das Energieaggregat zumindest die in der Wassersäule in der Druckleitung gespeicherte Energie umgesetzt werden, um eine Notenergieversorgung des Wasserkraftwerks zu gewährleisten. Damit lassen sich elektrische und hydraulische Speichereinrichtungen, wie in herkömmlichen Wasserkraftwerken eingesetzt werden, einsparen beziehungsweise in ihrem Umfang nochmals deutlich reduzieren.In a further embodiment of the method according to the invention, it may further be provided that, when the turbine / turbines are switched off / switched off, water remains stored in at least one of the pressure lines, which if necessary drives the expansion device and the energy aggregate in the service water system connected to this pressure line. Thus, not only the emergency power supply described above can be realized, but it can be accomplished by storing water in the pressure line, energy storage, since this water can be routed in an emergency on the service water system and the expansion device located therein. Then, at least the stored in the water column in the pressure line energy can be implemented on the power unit to ensure a Notenergieversorgung the hydroelectric power plant. This allows electrical and hydraulic storage devices, as used in conventional hydroelectric power plants, save or significantly reduce their scope again.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Wasserkraftwerks mit dem Brauchwassersystem ergeben sich aus den restlichen abhängigen Patentansprüchen und werden anhand des Ausführungsbeispiels deutlich, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert ist.Further advantageous embodiments of the hydroelectric power plant according to the invention with the service water system will become apparent from the remaining dependent claims and will be apparent from the embodiment, which is explained below with reference to the figures.

Dabei zeigen:Showing:

1 eine Prinzipdarstellung eines möglichen Aufbaus eines Wasserkraftwerks gemäß der Erfindung; 1 a schematic diagram of a possible construction of a hydroelectric power plant according to the invention;

2 eine detailliertere Darstellung des Brauchwassersystems in einer ersten Ausführungsform; und 2 a more detailed representation of the service water system in a first embodiment; and

3 eine detailliertere Darstellung des Brauchwassersystems in einer zweiten Ausführungsform. 3 a more detailed representation of the service water system in a second embodiment.

In der Darstellung der 1 ist ein stark schematisierter Aufbau eines Wasserkraftwerks 1 zu erkennen. Im Bereich des Wasserkraftwerks 1 fließt Wasser von einem sogenannten Oberwasser 2, beispielsweise einem aufgestauten Wasserreservoir oder dergleichen, durch eine Druckleitung 3 zu einer Turbine 4. Das aus der Turbine 4 austretende Wasser strömt über einen Diffusor 5 in das sogenannte Unterwasser 6 ab. Die potentielle Energie des Wassers aus der Höhendifferenz zwischen dem Oberwasser 2 und der Turbine 4 beziehungsweise dem Unterwasser 6 lässt sich in einem solchen Wasserkraftwerk 1 nutzen, um über die Turbine 4 mechanische Energie zu gewinnen. Diese mechanische Energie treibt dann im Allgemeinen einen oder mehrere hier nicht dargestellte Generatoren an, welche elektrische Energie zum Einspeisen in ein elektrisches Energieversorgungsnetz bereitstellen. Dieser Aufbau eines Wasserkraftwerks 1 ist in der hier dargestellten Art so an sich bekannt und üblich.In the presentation of the 1 is a highly schematized construction of a hydroelectric power plant 1 to recognize. In the area of the hydroelectric power station 1 water flows from a so-called upper water 2 , For example, a dammed water reservoir or the like, by a pressure line 3 to a turbine 4 , That from the turbine 4 escaping water flows through a diffuser 5 in the so-called underwater 6 from. The potential energy of the water from the height difference between the upper water 2 and the turbine 4 or the underwater 6 settles in such a hydroelectric power plant 1 use to get over the turbine 4 to gain mechanical energy. This mechanical energy then generally drives one or more generators, not shown here, which provide electrical energy for feeding into an electrical power grid. This construction of a hydroelectric power plant 1 is in the manner shown here so known and customary.

Im Bereich der Druckleitung 3, und hier insbesondere in dem Bereich, indem die Druckleitung 3 in die Turbine 4 mündet, findet sich in dem in 1 dargestellten Wasserkraftwerk 1 eine Brauchwasserentnahme 7, welche ein Anschlusselement 8 an die Druckleitung 3 sowie optional einen Grobpartikelschutz 9 umfasst. Über die Brauchwasserentnahme 7 wird Brauchwasser für ein Brauchwassersystem 10 des Wasserkraftwerks 1 entnommen. Das Brauchwassersystem 10 ist in der Darstellung der 1 nur beispielhaft angedeutet. Das Brauchwassersystem 10 des Wasserkraftwerks 1 liefert insbesondere Wasser zur Kühlung der für die Energiegewinnung eingesetzten Bauteile, insbesondere der Generatoren, eventueller Leistungselektronik, Transformatoren und dergleichen. Das Brauchwassersystem 10 kann daneben auch andere Wasserverbraucher im Bereich des Wasserkraftwerks 1 mit Wasser versorgen beziehungsweise Wasser für diese bevorraten. Derartige wassernutzende Systeme könnten beispielsweise Sprinkleranlagen für den Brandschutz, Anlagen zum Bereitstellen von Frischwasser beziehungsweise Trinkwasser, gegebenenfalls nach einer Wasseraufbereitung, Anlagen zum Bereitstellen von Dichtungswasser und Ähnliches sein. Ferner wäre es denkbar, dass über ein solches Brauchwassersystem 10 eine vorgegebene Mindestwassermenge durch das Wasserkraftwerk 1, jedoch an den Turbinen 4, insbesondere wenn diese im Stillstand befindlich sind, vorbei in das Unterwasser 6 beziehungsweise in den Bereich des Diffusors 5 und dann in das Unterwasser 6 gelangt. Eine solche Mindestmenge kann aus ökologischer Sicht gegebenenfalls vorgeschrieben sein, um beim Einbau von Wasserkraftwerken 1 in fließende Gewässer das Fortbestehen des Gewässers auch für den Fall sicherzustellen, dass die Turbinen 4 und damit der Wasserdurchfluss durch die Turbinen 4 abgestellt ist. Das in dem Brauchwassersystem 10 nicht genutzte beziehungsweise nicht mehr benötigte Wasser, insbesondere das im Falle der Nutzung als Kühlwasser entsprechend aufgewärmte Wasser, gelangt dann in den Bereich des Diffusors 5 oder direkt in den Bereich des Unterwassers 6.In the area of the pressure line 3 , and here in particular in the field by the pressure line 3 in the turbine 4 flows, finds itself in the in 1 illustrated hydroelectric power plant 1 a process water withdrawal 7 , which is a connection element 8th to the pressure line 3 and optionally a coarse particle protection 9 includes. About the process water withdrawal 7 becomes process water for a service water system 10 of the hydroelectric power station 1 taken. The service water system 10 is in the representation of 1 only indicated by way of example. The service water system 10 of the hydroelectric power station 1 provides in particular water for cooling the components used for energy production, in particular the generators, any power electronics, transformers and the like. The service water system 10 In addition, other water consumers in the area of the hydroelectric power plant 1 provide water or stockpile water for them. Such water-using systems could be, for example, sprinkler systems for fire protection, systems for providing fresh water or drinking water, optionally after water treatment, systems for providing sealing water and the like. Furthermore, it would be conceivable that such a service water system 10 a predetermined minimum amount of water through the hydroelectric power plant 1 but at the turbines 4 especially when they are at a standstill, past the underwater 6 or in the area of the diffuser 5 and then into the underwater 6 arrives. Such a minimum amount may be required from an environmental point of view, if necessary, for the installation of hydropower plants 1 in flowing waters, the persistence of the water, even in the event of ensuring that the turbines 4 and thus the flow of water through the turbines 4 is turned off. The in the process water system 10 unused or no longer required water, especially in the case of use as cooling water according warmed up water, then passes into the area of the diffuser 5 or directly into the underwater area 6 ,

Innerhalb eines derartigen Brauchwassersystems 10 liegen aufgrund der Leitungen der benötigten Armaturen, eventuell vorhandener Sensoren und dergleichen, gewisse Druckverluste vor. Außerdem kann es notwendig sein, Wasser von einer geringeren geodätischen Höhe als die Höhe des Diffusors 5 wieder auf die Höhe des Diffusors 5 anzuheben. Daher muss in derartigen Brauchwassersystemen typischerweise mit Druckverlusten in der Größenordnung von mindestens 1,5 bar, insbesondere bis zu 2,5 bar gerechnet werden. Nimmt man nun an, dass das in 1 dargestellte Kraftwerk 1 über eine Fallhöhe des Wassers in der Größenordnung von 150 Metern verfügt, dann wird im Bereich der Brauchwasserentnahme 7 also der gesamte Druck der in der Druckleitung 3 stehenden beziehungsweise fließenden Wassersäule anliegen. Im Bereich der Brauchwasserentnahme 7 liegt bei dem hier dargestellten Beispiel demnach ein Druck von ca. 15 bar vor. Da im Bereich des Brauchwassersystems 10 lediglich bis zu 2,5 bar benötigt werden, ist also ein entsprechend hoher Drucküberschuss vorhanden. Dieser Drucküberschuss von 12,5 bar würde eventuelle Leitungselemente, Armaturen und dergleichen im Brauchwassersystem 10 sehr stark belasten, sodass diese entsprechend stabil und damit sehr aufwändig und teuer ausgelegt werden müssten.Within such a service water system 10 are due to the lines of the required fittings, possibly existing sensors and the like, certain pressure losses. In addition, it may be necessary to have water of a lower geodesic height than the height of the diffuser 5 back to the height of the diffuser 5 to raise. Therefore, in such service water systems typically with pressure losses in the order of at least 1.5 bar, in particular up to 2.5 bar can be expected. Assuming now that in 1 illustrated power plant 1 has a drop height of the water in the order of 150 meters, then is in the field of industrial water 7 So the entire pressure in the pressure line 3 abut standing or flowing water column. In the area of service water extraction 7 Accordingly, in the example shown here, a pressure of about 15 bar is present. As in the area of the service water system 10 only up to 2.5 bar are needed, so there is a correspondingly high pressure surplus. This pressure surplus of 12.5 bar would any pipe elements, fittings and the like in the process water system 10 load very heavily, so that they would have to be designed accordingly stable and therefore very complex and expensive.

Bei dem Aufbau, wie er in der 1 dargestellt ist, ist es daher vorgesehen, dass in Strömungsrichtung nach der Brauchwasserentnahme 7 eine Expansionseinrichtung 11 angeordnet ist. Diese Expansionseinrichtung 11 kann dabei in annähernd beliebiger Art und Weise beispielsweise als Mikroturbine, als mehrere in Reihe geschaltete Mikroturbinen oder dergleichen aufgebaut sein. All dies ist prinzipiell möglich, verursacht jedoch einen vergleichsweise hohen Kostenaufwand. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel soll die Expansionseinrichtung 11 daher als ein- oder mehrflutige Kreiselpumpe 11 ausgebildet sein, welche als Turbine betrieben wird. Wie es durch die Strichstärke der von der Brauchwasserentnahme 7 zur Expansionseinrichtung 11 laufenden Leitung angedeutet ist, weist diese bis in den Bereich der Expansionseinrichtung 11 einen vergleichsweise hohen Druck auf, beispielsweise 15 bar, wie in dem oben dargelegten Beispiel ausgeführt. In der Expansionseinrichtung 11 werden dann 12,5 bar dieses Drucks in mechanische Rotationsenergie umgesetzt. Im restlichen Brauchwassersystem liegen dann nur noch 2,5 bar an, wie durch die dünnere Leitung angedeutet. Die Expansionseinrichtung 11 treibt über eine Welle 12 ein Energieaggregat 13. Mittels der Expansionseinrichtung 11 und dem Energieaggregat 13 kann dann die bei der Reduzierung des Drucks von 15 auf 2,5 bar anfallende Energie genutzt werden. Eine ein- oder mehrflutige Kreiselpumpe als Expansionseinrichtung 11 hat dabei den entscheidenden Vorteil, dass diese als standardisiertes Bauteil am Markt erhältlich ist und damit eine sehr kostengünstige Möglichkeit zur Druckreduzierung darstellt, wenn diese als Turbine, also „verkehrt herum”, betrieben wird. Die Energieeinrichtung 13 kann je nach Anforderung und benötigter Energie beispielsweise als Generator ausgebildet sein. Auch die Ausbildung als Hydraulikaggregat oder Ähnliches zur unmittelbaren Bereitstellung von Hydraulikdruck für den Antrieb von Stellelementen im Bereich des Wasserkraftwerks 1 wäre denkbar. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel in der 1 soll das Energieaggregat 13 beispielhaft als Generator ausgebildet sein. Ein solcher Generator kann dann elektrische Energie erzeugen und diese in ein kraftwerkinternes Energieversorgungsnetz speisen, welches hier beispielhaft durch die mit 14 bezeichnete Box angedeutet ist.In the construction, as in the 1 is shown, it is therefore intended that in the flow direction after the process water removal 7 an expansion device 11 is arranged. This expansion device 11 can be constructed in almost any desired manner, for example as a microturbine, as a plurality of microturbines connected in series or the like. All this is possible in principle, but causes a comparatively high cost. In the embodiment shown here, the expansion device 11 therefore as a single or multi-flow centrifugal pump 11 be formed, which is operated as a turbine. As it is by the line thickness of the process water extraction 7 to the expansion device 11 current line is indicated, this points into the area of the expansion device 11 a comparatively high pressure, for example 15 bar, as stated in the example set out above. In the expansion device 11 Then 12.5 bar of this pressure are converted into mechanical rotational energy. In the rest of the service water system are then only 2.5 bar, as indicated by the thinner line. The expansion device 11 drives over a wave 12 an energy aggregate 13 , By means of the expansion device 11 and the power unit 13 can then be used in reducing the pressure from 15 to 2.5 bar resulting energy become. A single or multi-flow centrifugal pump as expansion device 11 has the decisive advantage that it is available as a standardized component on the market and thus represents a very cost-effective way to reduce pressure when it is operated as a turbine, so "upside down". The energy device 13 can be designed, for example, as a generator depending on the requirement and the required energy. The training as a hydraulic power unit or the like for the immediate provision of hydraulic pressure for the drive of actuators in the field of hydroelectric power plant 1 would be possible. In the embodiment shown here in the 1 should the power plant 13 be designed as a generator by way of example. Such a generator can then generate electrical energy and feed it into a power plant internal power supply network, which is exemplified by the with 14 designated box is indicated.

Ein solches Energieversorgungsnetz 14 des Wasserkraftwerks 1 ist in einem Kraftwerk typischerweise ohnehin vorhanden und übernimmt die Eigenenergieversorgung sowie eine Notenergieversorgung des Wasserkraftwerks 1 beispielsweise bei abgeschalteten Turbinen 4 oder um eine Noffallabschaltung der Turbinen 4 durch ein Schließen von Schiebern und dergleichen zu realisieren. Da ein solches System als Notenergiesystem einerseits unabhängig von den Turbinen 4 und der von ihr erzeugten Energie funktionieren muss, ist dieses typischerweise entkoppelt vom Energiesystem der Turbinen 4 aufgebaut und verfügt insbesondere über Energiespeicher in Form von Batterien und über Dieselgeneratoren. Insbesondere wird dieses System dann auch zur Eigenenergieversorgung des Wasserkraftwerks 1 in den Situationen genutzt, in denen die Turbinen 4 problemlos und in der gewünschten Art und Weise arbeiten, da eine Eigenenergieversorgung über ein solches Energieversorgungsnetz 14 einfacher und kostengünstiger ist, als einen Teil der von den Generatoren der Turbinen 4 erzeugten Energie abzuzweigen und diese über geeignete Transformatoren und dergleichen auf ein Energieniveau herabzusetzen, welches zur Verwendung im Wasserkraftwerk 1 geeignet ist.Such a power grid 14 of the hydroelectric power station 1 is typically present anyway in a power plant and takes over the own energy supply as well as an emergency energy supply of the hydroelectric power plant 1 for example, with turbines switched off 4 or a Noffallabschaltung the turbines 4 to realize by closing slides and the like. Because such a system as a note energy system on the one hand independent of the turbines 4 and the energy produced by it must work, this is typically decoupled from the energy system of the turbines 4 in particular has energy storage in the form of batteries and diesel generators. In particular, this system then also for self-power supply of the hydroelectric power plant 1 used in the situations where the turbines 4 work problem-free and in the desired manner, since a self-power supply via such a power grid 14 easier and less expensive than part of the turbines' generators 4 to divert generated energy and reduce it via suitable transformers and the like to an energy level, which for use in the hydropower plant 1 suitable is.

Der hier beschriebene Aufbau des Brauchwassersystems 10 mit der Expansionseinrichtung 11 zur Reduzierung des Brauchwasserdrucks erlaubt es nun, das gesamte Brauchwassersystem 10 samt Sensoren, Armaturen, Ventileinrichtungen und dergleichen auf einen Maximaldruck von 2,5 bar auszulegen. Dieses Brauchwassersystem 10 lässt sich somit deutlich einfacher und kostengünstiger realisieren, als dies bei einer Auslegung auf einen deutlich höheren Druck der Fall wäre. Zusätzlich erlaubt der Einsatz der Expansionseinrichtung 11 die Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Druckleitung 3 und dem für das Brauchwassersystem 10 benötigten Druck Energie für ein Energieversorgungsnetz 14 des Wasserkraftwerks 1 bereitzustellen. Das zur Eigenenergieversorgung des Kraftwerks 1 genutzte Versorgungsnetz 14 kann somit mit weniger Energieerzeugungsaggregaten in Form von Dieselgeneratoren und mit weniger Energiespeichern, beispielsweise in Form von Batterien, auskommen. Zusätzliche Energie wird während des Betriebs über die Expansionseinrichtung 11 des Brauchwassersystems 10 bereitgestellt und kann insbesondere auch dann noch bereitgestellt werden, wenn beispielsweise die Turbinen 4 bereits abgeschaltet sind oder abgeschaltet werden müssen, da über die Expansionseinrichtung 11 immer solange Energie erzeugt werden kann, wie Wasser im Bereich des Druckrohrs 3 vorhanden ist, welches über die Brauchwasserentnahme 7 und die Expansionseinrichtung 11 fließen kann. Damit erlaubt der hier beschriebene Aufbau mit der Expansionseinrichtung 11 und dem Energieaggregat 13, beispielsweise in Form eines Generators, das Eigenenergieversorgungssystem des Kraftwerks 1 in seiner Größe zu reduzieren oder gegebenenfalls auch ganz einzusparen.The construction of the service water system described here 10 with the expansion device 11 to reduce the dhw pressure it now allows the whole process water system 10 including sensors, fittings, valve devices and the like interpreted to a maximum pressure of 2.5 bar. This service water system 10 can thus be realized much easier and less expensive than would be the case with a design to a much higher pressure. In addition, the use of the expansion device allows 11 the pressure difference between the pressure in the pressure line 3 and for the service water system 10 needed pressure energy for a power grid 14 of the hydroelectric power station 1 provide. That to the self-energy supply of the power plant 1 used supply network 14 can thus manage with less power generation units in the form of diesel generators and with less energy storage, for example in the form of batteries. Additional energy is supplied via the expansion device during operation 11 of the service water system 10 provided and can in particular be provided even if, for example, the turbines 4 already switched off or have to be turned off because of the expansion device 11 as long as energy can be generated, such as water in the area of the pressure pipe 3 is present, which about the process water withdrawal 7 and the expansion device 11 can flow. Thus allows the structure described here with the expansion device 11 and the power unit 13 For example, in the form of a generator, the power system of the power plant 1 to reduce in size or possibly save completely.

Der Einsatz einer derartigen Expansionseinrichtung 11 für ein Brauchwassersystem 10 in einem Kraftwerk 1 kommt dabei immer dann in Frage, wenn die Druckdifferenz in dem Brauchwassersystem 10 kleiner beziehungsweise nennenswert kleiner als die Fallhöhe des Wassers und damit der Wasserdruck im Bereich der Brauchwasserentnahme 7 ist. Da Brauchwassersysteme 10 typischerweise über minimale Druckverluste in der Größenordnung von 1,5 bar verfügen, ist eine Fallhöhe von wenigstens 20 Metern in jedem Fall die Voraussetzung für eine sinnvolle Nutzung des hier beschriebenen Aufbaus.The use of such an expansion device 11 for a service water system 10 in a power plant 1 always comes into question when the pressure difference in the service water system 10 smaller or appreciably smaller than the drop height of the water and thus the water pressure in the range of hot water withdrawal 7 is. Since service water systems 10 typically have minimum pressure losses in the order of 1.5 bar, a drop height of at least 20 meters in any case, the prerequisite for a meaningful use of the structure described here.

In der Darstellung der 2 wird nun insbesondere auf das Brauchwassersystem 10 nochmals detaillierter eingegangen. In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Brauchwasserentnahme 7 analog zu der in 1 gezeigten Brauchwasserentnahme 7 ausgebildet. Nach dem Durchströmen des Grobpartikelschutzes 9 findet sich noch vor dem Erreichen der als Turbine betriebenen Kreiselpumpe als Expansionseinrichtung 11 eine Ventileinrichtung 15. Die Expansionseinrichtung 11, welche auch hier mit angeschlossenem Energieaggregat 13 und Eigenversorgungsnetz 14 des Wasserkraftwerks 1 ausgebildet ist, benötigt die Ventileinrichtung 15 um gegebenenfalls die Brauchwasserzufuhr absperren zu können. Nachdem der Druck auf beispielsweise 2,5 bar Druck im Brauchwassersystem herabgesetzt worden ist, findet sich eine Filtereinrichtung 16, welche auf diesem Druckniveau deutlich einfacher und kostengünstiger aufgebaut werden kann als auf dem hohen Druckniveau unmittelbar nach der Brauchwasserentnahme 7. Daran anschließend findet sich ein Rückschlagventil 16, ein Durchflussmesser 18 sowie ein weiteres Absperrventil 19 bevor das Brauchwasser einen Wärmetauscher 20 durchströmt, um eine seiner Hauptfunktionalitäten als Kühlwasser zu erfüllen. Das so im Bereich des Wärmetauschers 20 erwärmte Brauchwasser gelangt dann über ein weiteres Rückschlagventil 21 und ein Absperrventil 22 wieder in den Bereich des Diffusors 5. Aus dem Brauchwassersystem 10 können Teilströmungen für weitere Brauchwasseranwendungen, wie oben bereits beschrieben, abgezweigt werden. Beispielhaft sind diese weiteren Brauchwasseranwendungen hier durch die mit 23 und 24 bezeichneten Boxen angedeutet. Die Abzweigungspunkte nach dem Durchströmen des Wärmetauschers 20 sind ebenfalls nur beispielhaft gewählt, selbstverständlich könnte die Abzweigung auch vor dem Durchströmen des Wärmetauschers 20 erfolgen.In the presentation of the 2 is now especially on the service water system 10 again in more detail. In the in 2 illustrated embodiment is the hot water tap 7 analogous to that in 1 shown hot water withdrawal 7 educated. After passing through the coarse particle protection 9 can be found even before reaching the operated as a turbine centrifugal pump as an expansion device 11 a valve device 15 , The expansion device 11 , which also here with attached energy aggregate 13 and self-supply network 14 of the hydroelectric power station 1 is formed, requires the valve device 15 to shut off the hot water supply if necessary. After the pressure has been reduced to, for example, 2.5 bar pressure in the process water system, there is a filter device 16 , which can be constructed significantly simpler and cheaper at this pressure level than at the high pressure level immediately after the process water removal 7 , Then there is a check valve 16 , a flow meter 18 such as another shut-off valve 19 before the service water has a heat exchanger 20 flows through to fulfill one of its main functionalities as cooling water. This is the case in the area of the heat exchanger 20 heated service water then passes through another check valve 21 and a shut-off valve 22 again in the area of the diffuser 5 , From the service water system 10 partial flows can be diverted for further service water applications as already described above. By way of example, these other service water applications are here by means of 23 and 24 indicated boxes indicated. The branch points after flowing through the heat exchanger 20 are also chosen only by way of example, of course, the diversion could also before flowing through the heat exchanger 20 respectively.

Bei dem in 2 dargestellten Aufbau handelt es sich dabei um eine indirekte Kühlung von Kraftwerkskomponenten über die Nutzung des Brauchwassers im Brauchwassersystem 10 als Kühlwasser. Die zu kühlenden Kraftwerkskomponenten sind in der gestrichelten Box mit dem Bezugszeichen 25 beispielhaft zusammengefasst. Diese werden von einem eigenen Kühlkreislauf mit einer Kühlmittelfördereinrichtung 26, einem Ausgleichsbehälter 27 sowie einem Rückschlagventil 28 und einem Durchflussmesser 29 gekühlt. Die Abkühlung des im Kühlkreislauf geschlossen umgewälzten Kühlmediums erfolgt dann durch das Brauchwasser im Bereich des Wärmetauschers 20. Der Kühlkreislauf weist neben den hier dargestellten Komponenten außerdem die Absperrventile 30 auf und kann darüber hinaus insbesondere Temperatur- und Drucksensoren umfassen.At the in 2 The structure shown here is an indirect cooling of power plant components via the use of service water in the service water system 10 as cooling water. The power plant components to be cooled are in the dashed box with the reference numeral 25 exemplified. These are from a separate cooling circuit with a coolant conveyor 26 , a surge tank 27 and a check valve 28 and a flow meter 29 cooled. The cooling of the coolant circulating closed in the cooling circuit then takes place through the service water in the region of the heat exchanger 20 , In addition to the components shown here, the cooling circuit also has the shut-off valves 30 In addition, and in particular may include temperature and pressure sensors.

Ein alternativer Aufbau eines derartigen Systems ist nun in der Darstellung der 3 zu erkennen. Das Kraftwerk verfügt hier über drei Turbinen 4, welche jeweils mit einer eigenen, hier nicht in ihrer Gesamtheit dargestellten Druckleitung 3 mit Wasserdruck aus dem Oberwasser 2 versorgt werden. Außerdem ist hier jeweils noch ein Schieber 31 zum Absperren des Zuflusses zur Turbine 4 zu erkennen. Jede der Druckleitungen 3 weist nun eine hier nur beispielhaft angedeutete Brauchwasserentnahme 7 auf, welche in Strömungsrichtung des Wassers vor der Turbine 4 und insbesondere auch vor dem Absperrschieber 31 angeordnet ist, um auch bei abgeschalteter Turbine 4 noch Brauchwasser zur Verfügung zu haben. Von der Brauchwasserentnahme 7, welche wieder in der oben bereits beschriebenen Art einen Grobpartikelschutz 9 aufweisen kann, welcher hier nicht explizit dargestellt ist, gelangt das Wasser analog der Darstellung in 2 über das Absperrventil 15 jeweils zu einer Expansionseinrichtung 11. Die Expansionseinrichtung 11 ist jeweils mit einem eigenen Energieaggregat 13 über die Welle 12 verbunden. In jeder einzelnen Expansionseinrichtung 11 wird also das Wasser aus jeweils einer der Druckleitungen 3 in seinem Druck entsprechend reduziert. Im Bereich einer Sammelleitung 32 findet sich dann typischerweise ein Druck des Brauchwassersystems 10 von beispielsweise 2,5 bar, wie oben bereits mehrfach beschrieben wurde. Im Bereich der Sammelleitung 32 sind dann mehrere Absperrventile 33 vorhanden, sodass die Durchströmung des Brauchwassersystems 10 in allen Zweigen parallel oder nur in einzelnen Zweigen realisiert werden kann. Dabei sind neben den hier dargestellten Zweigen selbstverständlich weitere Zweige denkbar, ebenso wie selbstverständlich mehr als drei Turbinen 4 mit ihren jeweiligen Druckleitungen 3 möglich sind. Das Brauchwassersystem 10 ist dann im Wesentlichen so aufgebaut, wie das im Rahmen der 2 bereits beschriebene System, wobei die einzelnen Zweige jeweils über Filtereinrichtungen 16, das Rückschlagventil 17, den Durchflussmesser 18 und weitere Absperrventile 19 verfügen. Im Bereich nach diesen drei Zweigen findet sich dann wieder eine Sammelleitung 34 mit Absperrventilen 35, durch welche das aus den einzelnen Zweigen ankommende Brauchwasser auf verschiedene Elemente aufgeteilt werden kann. Das sind einerseits wieder die weiteren Elemente des Brauchwassersystem, welche auch hier analog zu der Darstellung in 2 mit 23, 24 bezeichnet wurden. Außerdem finden sich in der Darstellung der 3 drei getrennte Kühlanwendungen 25, welche beispielsweise die den jeweiligen Turbinen 4 zugeordneten Generatoren sein könnten. Diese sind jeweils unabhängig voneinander von dem Brauchwasser des Brauchwassersystems 10 als Kühlwasser direkt durchströmt, sodass anders als bei der Darstellung der 2 kein Zwischenwärmetauscher notwendig ist. Dazu werden im Bereich des Generators angeordnete und hier mit dem Bezugszeichen 25 angedeutete Wärmetauscher unmittelbar von dem Brauchwasser durchströmt. Über Rückschlagventile 21 und Absperrventile 22 gelangt das erwärmte Kühlwasser dann wieder zurück zum Diffusor 5. Dies ist in der hier gewählten Darstellung so nicht explizit dargestellt. Lediglich im Bereich des Diffusors 5 ist jeweils eine Eintrittsstelle 36 für das Wasser in den Bereich des Diffusors 5 vorgesehen. Nicht genutztes Brauchwasser oder erwärmtes als Kühlwasser genutztes Brauchwasser gelangt dann entweder bereits aus dem Bereich der Sammelschiene 32 und/oder aus dem Bereich der Sammelschiene 34 und/oder aus dem Bereich nach der Ventileinrichtung 22 zurück in den mit 35 bezeichneten Bereich und kann so über einen oder mehrere Diffusoren 5 in das Unterwasser 6 abströmen.An alternative construction of such a system is now in the illustration of 3 to recognize. The power plant has three turbines here 4 , each with its own, not shown here in its entirety pressure line 3 with water pressure from the upper water 2 be supplied. In addition, here is still a slider 31 to shut off the inflow to the turbine 4 to recognize. Each of the pressure lines 3 now has a sample only indicated here by way of example hot water 7 on which, in the flow direction of the water in front of the turbine 4 and especially before the gate valve 31 is arranged even when the turbine is switched off 4 still to have available hot water. From the process water withdrawal 7 , which again in the manner already described above a coarse particle protection 9 may have, which is not explicitly shown here, the water passes in analogy to the representation in 2 over the shut-off valve 15 each to an expansion device 11 , The expansion device 11 is each with its own power unit 13 over the wave 12 connected. In every single expansion device 11 So is the water from each one of the pressure lines 3 reduced accordingly in its pressure. In the area of a manifold 32 then there is typically a pressure of the service water system 10 for example, 2.5 bar, as has already been described several times. In the area of the manifold 32 are then several shut-off valves 33 present, so that the flow through the service water system 10 in all branches can be realized in parallel or only in individual branches. In addition to the branches shown here, of course, further branches are conceivable, as well as of course more than three turbines 4 with their respective pressure lines 3 possible are. The service water system 10 is then essentially structured as that under the 2 already described system, wherein the individual branches each have filter devices 16 , the check valve 17 , the flow meter 18 and further shut-off valves 19 feature. In the area after these three branches is then again a manifold 34 with shut-off valves 35 , by which the incoming from the individual branches of process water can be divided into different elements. On the one hand, these are again the other elements of the service water system, which also here analogous to the representation in 2 With 23 . 24 were designated. In addition, can be found in the presentation of 3 three separate cooling applications 25 which, for example, the respective turbines 4 associated generators could be. These are each independent of the hot water of the service water system 10 as cooling water flows through directly, so unlike the presentation of the 2 no intermediate heat exchanger is necessary. These are arranged in the region of the generator and here by the reference numeral 25 indicated heat exchanger flows directly from the service water. About check valves 21 and shut-off valves 22 the heated cooling water then returns to the diffuser 5 , This is not explicitly shown in the representation selected here. Only in the area of the diffuser 5 is each an entry point 36 for the water in the area of the diffuser 5 intended. Unused service water or heated service water used as cooling water then either passes out of the area of the busbar 32 and / or from the area of the busbar 34 and / or from the area after the valve device 22 back in the with 35 designated area and can so over one or more diffusers 5 in the underwater 6 flow out.

Der in 3 dargestellte Aufbau mit mehreren Turbinen 4 wäre so selbstverständlich auch in der aus 2 gezeigten Art für einen Zwischenwärmetauscher 20 ausführbar. Unabhängig von der eigentlichen Ausgestaltung des Brauchwassersystems 10 bietet ein Aufbau, wie er in 3 dargestellt ist, den Vorteil, dass mehrer Expansionseinrichtungen 11 parallel vorhanden sind, sodass im Falle, das eine der Expansionseinrichtungen 11 ausfällt, weiterhin eine sichere und zuverlässige Versorgung mit Kühlwasser zum direkten oder indirekten Kühlen von Komponenten 25 des Wasserkraftwerks 1 vorhanden ist. Außerdem kann weiterhin über eine der Expansionseinrichtungen 11 Druckenergie in mechanische Energie umgewandelt werden, welche weiterhin eines der Energieaggregate 13 antreibt und so, falls beispielsweise zwei der Energieaggregate 13 als Generatoren ausgebildet sind, die Eigenstromversorgung des Wasserkraftwerks 1 auch weiterhin sicherstellt. Diese redundante Ausführung der Systeme ist insbesondere für den Einsatz der Eigenenergieversorgung des Wasserkraftwerks 1 als Notenergieversorgung sinnvoll und gegebenenfalls auch aufgrund von gesetzlichen Vorschriften notwendig. Die Energieaggregate 13 können dabei beispielsweise als die bereits mehrfach angesprochenen Generatoren ausgebildet sein. Es könnte auch sein, insbesondere beim Vorhandensein von vier unabhängigen Systemen, dass zwei als Generatoren und zwei als Hydraulikaggregate ausgebildet sind, sodass der Druck zum Antrieb von hydraulischen Aktuatoren, beispielsweise zum Stellen der Schieber 31, direkt zur Verfügung steht und nicht erst über ein elektrisch angetriebenes Hydraulikaggregat bereitgestellt werden muss. Ebenso wie elektrische Energie in einer Batterie lässt sich auch hydraulische Druckenergie in einem Druckspeicher, beispielsweise gegen eine Gasdruckfeder oder Ähnliches, speichern. Dadurch ist auch eine Notstromversorgung bei ausgefallenen Systemen zumindest bis zu einem gewissen Grad weiterhin gewährleistet. Vorhandene Notenergieversorgungssysteme lassen sich damit einsparen oder in ihrer Größe minimieren.The in 3 illustrated construction with multiple turbines 4 would be so obvious in the off 2 shown type for an intermediate heat exchanger 20 executable. Regardless of the actual design of the service water system 10 offers a structure as it is in 3 shown, the advantage that several expansion devices 11 exist in parallel, so in case, that one of the expansion devices 11 fails, and continues to provide a safe and reliable supply of cooling water for direct or indirect cooling of components 25 of the hydroelectric power station 1 is available. Furthermore, it can continue via one of the expansion devices 11 Pressure energy to be converted into mechanical energy, which continues to be one of the energy aggregates 13 drives and so, for example, if two of the power units 13 are designed as generators, the self-power supply of the hydroelectric power plant 1 continues to ensure. This redundant design of the systems is in particular for the use of the own energy supply of the hydroelectric power plant 1 as a power supply useful and possibly also required by law. The energy aggregates 13 can be designed, for example, as the already repeatedly addressed generators. It could also be, especially in the presence of four independent systems, that two are designed as generators and two as hydraulic units, so that the pressure for driving hydraulic actuators, for example, to set the slide 31 , is directly available and does not have to be provided via an electrically driven hydraulic power unit. Like electrical energy in a battery, hydraulic pressure energy can also be stored in a pressure accumulator, for example against a gas pressure spring or the like. As a result, an emergency power supply with failed systems continues to be guaranteed at least to a certain extent. Existing emergency energy supply systems can be saved or minimized in size.

Claims (12)

Wasserkraftwerk (1) mit 1.1 einem Brauchwassersystem (10), 1.2 einer Brauchwasserentnahme (7) aus der wenigstens einen Druckleitung (3) in einem Bereich in Strömungsrichtung des Wassers vor wenigstens einer Turbine (4), und 1.3 einer Einrichtung zur Reduzierung des Brauchwasserdrucks, dadurch gekennzeichnet, dass 1.4 die Einrichtung zur Reduzierung des Brauchwasserdrucks als wenigstens eine Expansionseinrichtung (11) ausgebildet ist, welche wenigstens ein Energieaggregat (13) antreibt.Hydroelectric power plant ( 1 ) with 1.1 a domestic water system ( 10 ), 1.2 of a process water withdrawal ( 7 ) from the at least one pressure line ( 3 ) in a region in the flow direction of the water before at least one turbine ( 4 ), and 1.3 a device for reducing the process water pressure, characterized in that 1.4 the device for reducing the hot water pressure as at least one expansion device ( 11 ) is formed, which at least one energy aggregate ( 13 ) drives. Wasserkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fallhöhe des Wassers in der Druckleitung (3) zwischen dem Oberwasser (2) und der Brauchwasserentnahme (7) mehr als 20 Meter beträgt.Hydroelectric power plant according to claim 1, characterized in that a drop height of the water in the pressure line ( 3 ) between the upper water ( 2 ) and the industrial water withdrawal ( 7 ) is more than 20 meters. Wasserkraftwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionseinrichtung (11) als wenigstens einstufige Kreiselpumpe ausgebildet ist.Hydroelectric power plant according to claim 1 or 2, characterized in that the expansion device ( 11 ) is designed as at least one-stage centrifugal pump. Wasserkraftwerk nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Energieaggregat (13) als Generator ausgebildet ist.Hydroelectric power plant according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the energy aggregate ( 13 ) is designed as a generator. Wasserkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Brauchwasserentnahme (7) einen Grobpartikelschutz (9) aufweist.Hydroelectric power station according to one of claims 1 to 4, characterized in that the hot water withdrawal ( 7 ) a coarse particle protection ( 9 ) having. Wasserkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionseinrichtung (11) in Strömungsrichtung nach der Brauchwasserentnahme (7) und vor weiteren Elementen des Brauchwassersystems (10) angeordnet ist.Hydroelectric power plant according to one of claims 1 to 5, characterized in that the expansion device ( 11 ) in the flow direction after the process water removal ( 7 ) and before further elements of the process water system ( 10 ) is arranged. Wasserkraftwerk nach einem der Ansprühe 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Expansionseinrichtungen (11) parallel mit einer oder mehreren Brauchwasserentnahmen (7) aus einer oder mehreren Druckleitungen (3) angeordnet sind.Hydroelectric power plant according to one of the claims 1 to 6, characterized in that at least two expansion devices ( 11 ) in parallel with one or more service water withdrawals ( 7 ) from one or more pressure lines ( 3 ) are arranged. Wasserkraftwerk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Expansionseinrichtungen (11) wenigstens zwei Energieaggregate (13) antreiben.Hydroelectric power plant according to claim 7, characterized in that the at least two expansion devices ( 11 ) at least two energy aggregates ( 13 ). Wasserkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Kühlkreislauf des Wasserkraftwerks mit Wasser aus dem Brauchwassersystem gespeist oder von diesem gekühlt ist.Hydroelectric power plant according to one of claims 1 to 8, characterized in that at least one cooling circuit of the hydroelectric power plant is supplied with water from the service water system or cooled by this. Verfahren zur Energieversorgung eines Wasserkraftwerks mit einem Brauchwassersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die am Energieaggregat (13) anfallende Energie zur zumindest teilweisen Eigenenergieversorgung des Wasserkraftwerks (1) genutzt wird.Method for supplying energy to a hydroelectric power station with a service water system according to one of claims 1 to 9, characterized in that the power unit ( 13 ) accumulating energy for at least partial own energy supply of the hydroelectric power plant ( 1 ) is being used. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass über die wenigstens eine Expansionseinrichtung (11) und das wenigstens eine Energieaggregat (13) zumindest ein Teil der Notenergieversorgung des Wasserkraftwerks (1) realisiert wird.Method according to claim 10, characterized in that via the at least one expansion device ( 11 ) and the at least one energy aggregate ( 13 ) at least part of the emergency power supply of the hydropower plant ( 1 ) is realized. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei abgeschalteter/abgeschalteten Turbine/Turbinen (4) des Wasserkraftwerks (1) in wenigstens einer der Druckleitungen (3) Wasser gespeichert bleibt, welches bei Bedarf die wenigstens eine Expansionseinrichtung (11) und das wenigstens eine Energieaggregat (13) antreibt.A method according to claim 11, characterized in that when switched off / shut down turbine / turbine ( 4 ) of the hydroelectric power station ( 1 ) in at least one of the pressure lines ( 3 ) Water is stored, which, if necessary, the at least one expansion device ( 11 ) and the at least one energy aggregate ( 13 ) drives.

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