Kühlwasserrückführung Kraftwerk Moorburg

Auftraggeber: Vattenfall Europe Generation AG

Problemstellung:

Am Standort Moorburg südwestlich von Hamburg baut die Vattenfall Europe Generation AG seit Oktober 2007 ein neues Steinkohlekraftwerk mit zwei Kraftwerksblöcken. Im September 2006 gab der Aufsichtsrat von Vattenfall Europe grünes Licht für den Bau des Kraftwerks, dessen Inbetriebnahme für 2012 vorgesehen ist. Das neue Kraftwerk Moorburg soll mit einer Produktion von 11 Milliarden Kilowattstunden Strom im Jahr fast den kompletten Strombedarf der Stadt decken und Fernwärme für rund 180.000 Haushalte liefern.

Die Kühlung der Blöcke des Kraftwerks Moorburg erfolgt über einen Hauptkühlwasserstrom im Durchlaufbetrieb von 64,4 m³/s (32,3 m³/s je Block). Das Kühlwasser wird aus der Elbe entnommen und wieder dorthin zurück geleitet. Es besteht außerdem die Möglichkeit, das Kraftwerk über einen Hybridkühlturm zu kühlen. Das Kühlwasser wird in einen Altarm der Süderelbe rückgeleitet. Gemäß der wasserrechtlichen Erlaubnis (WRE) für das Kraftwerk Moorburg müssen bzgl. des Sauerstoffgehalts an der Kühlwasser-Einleitungsstelle im Stundenmittel folgende Kriterien eingehalten werden:

•          die Sauerstoffkonzentration muss größer/gleich 6,0 mg/l sein.

•          die Sauerstoffsättigung muss größer/gleich 80% sein.

Aufbauend auf diesen Grundlagen wurde das Einleitungsbauwerk derart gestaltet, dass der Kühlwasserstrom über den belüfteten Überfall eines Labyrinthwehres an die Elbe abgegeben wird und damit eine ausreichende Belüftung des Kühlwassers auch unter Tideeinfluss sichergestellt ist.

Um die hydraulische Funktion des Rückgabebauwerks inklusive Überfalltröge sicherzustellen, wurde am Theodor-Rehbock-Laboratorium ein hydraulischer Modellversuch an zwei Teilmodellen in Auftrag gegeben.

Modellbeschreibung:

Teilmodell Überfall: M=1:3:

In einem großmaßstäblichen Ausschnittmodell wird eine Sektion bzw. ein kurzer Abschnitt zweier gegenüberliegender Überfallkanten mit dem Unterbecken nachgebildet. Anhand dieses Modells kann dann mit hoher Aussagekraft die genaue Form des Überfallstrahles erfasst werden. Es kann eine eventuell auftretende Beeinflussung der gegenüberliegenden Strahlen untereinander festgestellt werden und es sind ggf. Optimierungen der Strahlform resp. der Überlaufkante möglich. Zudem können im Ausschnittsmodell z.B. die Überfallformbeiwerte ermittelt werden.

Teilmodell Einleitungsstrang: M=1:10:

In einem zweiten Modell im Maßstab 1:10 wird die Kühlwasserrückgabe eines Kraftwerkblockes mit den zwei benachbarten Überfalltrögen und den verschließbaren Vorkammern abgebildet. In diesem Modell kann das Strömungsverhalten von der Kühlwasserleitung bis zur Überfallkante analysiert und dokumentiert werden. Das Modell wird so ausgestattet, dass auch instationäre Vorgänge, wie z.B. der Schließvorgang der Schütze, nachgebildet werden können.

Auch in diesem Modell besteht dann - ggf. in Kombination mit dem Teilmodell Überfall - die Möglichkeit, erkannte hydraulische Schwachstellen zu optimieren und eine reibungslose Funktion des Bauwerkes sicherzustellen.

Ziele der Modellversuche:

-  Ermittlung des Überfallbeiwert des Labyrinthwehres
-  Form des Überfallstrahls
-  Interaktion der Überfallstrahle zweier Tröge des Labyrinthwehres
-  Hydraulik des Schließvorgang der Schütztafeln
-  Sicherstellung einer ausreichenden Strahlbelüftung
-  Untersuchung des Strömungsgeschehens in den Überfalltrögen