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Dokumentenidentifikation DE202006010054U1 28.12.2006
Titel Mechanisch-dynamischer Fischschutz
Anmelder Weimer, Peter, Dipl.-Ing., 40699 Erkrath, DE
DE-Aktenzeichen 202006010054
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 28.12.2006
Registration date 23.11.2006
Application date from patent application 28.06.2006
IPC-Hauptklasse E02B 5/08(2006.01)A, F, I, 20060628, B, H, DE

Beschreibung[de]

Wasserkraftanlagen (WKA) erzeugen Strom aus regenerativer Energie. Sie tragen zu einer Verringerung der CO2 Emissionen bei. Leider ist durch die WKA die ökologische Durchgängigkeit der Gewässer gestört. Fische und andere Lebewesen können die Anlagen nicht passieren. Besonders anzumerken ist hier, dass nicht nur diadrome Fischarten, wie Lachs, Meerforelle und der Aal Wanderungen im Lebenszyklus haben, sondern auch die anderen, potamodromen Arten während ihres Lebens wandern. Daher ist die Wasserkraftnutzung nur zu befürworten, wenn hierdurch die Wanderung der Fische nicht oder nur unwesentlich beeinträchtigt wird. Das Land NRW hat mit seinem Handbuch Querbauwerke aus 2005 besonders für die Fischaufstiege neue Maßstäbe gesetzt und die neuesten Kriterien, besonders zu der Auffindbarkeit des Einstieges und den Mindestabmessung von Fischpässen festgesetzt.

Leider ist die Problematik des Fischabstieges, wesentlich schwieriger und komplexer als die Aufstiegsfragen und auch im Handbuch ungelöst. Ein optimaler Schutz stellt sich nur bei feinsten Rechenanlagen mit 10 mm Stababstand und Anströmgeschwindigkeiten < 0,50 m/s ein. Solche Rechenanlagen in klassischer Bauweise sind in der Investition sehr teuer und erfordern einen enorm hohen Unterhaltungsaufwand. Anlagen über 50 m3/s Turbinenleistung scheinen heute in dieser Bauart nicht machbar.

Aus diesen Gründen habe ich einen mechanisch-dynamischen Fischschutz entwickelt, der möglichst bei allen WKA funktionieren soll, preiswert ist und schnell ohne größere Bauaktivitäten und daraus bedingten Stillstandszeiten der Turbinen einbaubar ist. Diese Konstruktion ist so konzipiert, das Fische nicht durchkommen sollen; Geschwemmsel jedoch über die beweglichen Stäbe zu dem normalen WKA-Rechen hinwegtransportiert wird.

Im Folgenden werden die Bauweise und die Anwendung dieser Leitbarriere beschrieben:

Voraussetzung:

WKA mit Zuleitungskanal

Begrenzung:

Einbau bei allen Zuflussmengen möglich.

Nachweis:

Es muss der hydraulische Nachweis erfolgen, dass die Anströmgeschwindigkeit < 0,50 m/s ist.

System:

Aufgrund von Modellversuchen wurde ermittelt, dass dieser Rechen einen Verbauungsgrad von 1:1 haben muss. Bei stärkeren Verbauungsgraden werden Auftriebskräfte erforderlich, die unwirtschaftlich bezw. technisch nicht machbar sind.

Daher wurde die Konstruktion wie folgt gewählt:

Vollstäbe aus Stahl mit 10 mm Durchmesser werden im Abstand von 10 mm in ein Stahlrohr 125 mm Durchmesser eingelassen und unten verschweißt. Die Länge der Stäbe richtet sich nach der größten Wassertiefe im Zulaufkanal plus 20 cm. Je nach Wassertiefe müssen die Stäbe mit Flacheisen gekoppelt werden, damit sie die Kammwirkung behalten. Mindestens eine Fixierung der Rechenstäbe ist erforderlich, an der auch der Auftriebskörper befestigt wird. Als Auftriebskörper werden hier nach entsprechender Dimensionierung Kunststoff-Gärfässer gewählt, die mit ungiftigem Material ausgeschäumt werden.

Einbau:

Im Betrieb vorgefertigte Elemente von 2,0 m Länge werden auf der Baustelle gekoppelt. Danach wird die gesamte Konstruktion eingeschwommen und am Ufer fixiert. Im Bodenelement werden Masseleisen eingezogen. Das untere Rohr wird mit Ankerketten an Stein oder Betonankerblöcken auf Grund befestigt. Der mechanischdynamische Fischschutz muss unter 40° zur Anströmrichtung eingebaut werden (siehe Handbuch Querbauwerke), damit die Fische zum Fischpass geleitet werden. Beim Einbau ist darauf zu achten, dass der Fischschutz ca. 1,0 m hinter dem Ausstieg der FAA eingebaut wird, damit das sich in dieser Ecke sammelnde, anfallende Geschwemmsel zur Rechenreinigungsanlage der WKA geleitet wird. Die Einbauzeit des Chanbar beträgt ca. 1–2 Arbeitstage.

Funktion:

Die schwimmfähige Konstruktion ist mit einem Auflagerpunkt auf dem Grund befestigt. Der Rest schwimmt auf und richtet sich fast senkrecht auf. Ankommendes Geschwemmsel wird über die Barriere gedrückt und treibt zur WKA. Von dort kann es durch konventionelle Rechen, mit für WKA normalen Stababständen, entnommen werden.

Verluste:

Rechnerisch ergeben sich für den Chanbar nur marginale Verluste. Dies muss noch am Prototypen nachgewiesen werden.


Anspruch[de]
„Mechanisch-dynamischer Fischschutz" dadurch gekennzeichnet, dass Fische nicht hindurch schwimmen können, jedoch Schwemmgut über die Konstruktion verdriftet wird. Die einzelnen Elemente der Konstruktion haben eine Länge von 2,0 m und sind, je nach erforderlicher Breite des Zulaufgerinnes beliebig lang zu koppeln. „Mechanisch-dynamischer Fischschutz" nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Konstruktion aus 10 mm Vollstäben aus Stahl in einem Abstand von ebenfalls 10 mm, von der Gewässersohle bis ca. 20 cm über den Wasserspiegel reicht. „Mechanisch-dynamischer Fischschutz" nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass diese Konstruktion in ein Stahlrohr von 2,0 m Länge eingelassen sind und damit verschweißt werden. „Mechanisch-dynamischer Fischschutz" nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem 2 m Element ein Auftriebskörper hinter die Konstruktion angebracht wird, damit die Elemente möglichst senkrecht im Wasser stehen. Mechanisch-dynamischer Fischschutz" nach Anspruch 1, 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Konstruktion 1,0 m hinter der vorhandenen Fischabstiegsanlage beginnt, weil sich das Schwemmgut an dieser Stelle sammelt und dort zur Rechenanlage der Wasserkraft weiter schwimmt. Mechanisch-dynamischer Fischschutz" nach Anspruch 1, 2, 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Konstruktion unter 40 Grad entgegen der Fließrichtung fortgesetzt wird, damit die Fische zu der Fischabstiegsanlage geleitet werden. Mechanisch-dynamischer Fischschutz" nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Elemente mit einem Koppelstück verbunden sind, das die Drehung der Elemente gegeneinander zulässt. Dieser Koppelstück besteht aus einem in die anderen Rohre eingesetzten Rohrstücks, das auf einer Seite gelenkig ist, weil (2) auf dem äußeren Rohr angeschweißt wird und auf der anderen Seite wird (2) durchgeführt. Mechanisch-dynamischer Fischschutz" nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den gekoppelten Elementen 10 mm nicht überschreiten darf.






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