Surge tanks for high head hydropower plants - Hydraulic layout - New developments / Wasserschlösser für Hochdruck-Wasserkraftanlagen - Hydraulische Auslegung - Neue Entwicklungen

High head hydropower plants can generate high electrical power at very short notice, or if equipped with pumps can also draw electricity from the distribution grid and store its energy very efficiently. In this way, hydropower plants can make an indispensable contribution to regulating the grid and the use of regenerative energy sources. Physically, this requires reservoirs at various altitudes connected through headraces.
In order to be able to use high head hydropower plants with longer headrace tunnels for the generation of electricity, surge tanks are needed to compensate the kinetic energy. A surge tank thus represents an interface between civil, mechanical and electrical engineering. The construction of new high head plants and particularly of pumped storage schemes, exploiting ever greater quantities of water and with increasingly stringent demands for flexibility, leads to additional criteria and requirements, which are explained in this article. The article describes also some specific designs of surge tanks in Austria.
Hochdruckwasserkraftanlagen können hohe elektrische Leistungen in kürzester Zeit bereitstellen oder bei zusätzlichen Pumpanlagen aus dem Netz abziehen und diese damit sehr effizient speicherbar machen. Damit leisten diese Anlagen einen unverzichtbaren Beitrag zur Netzregelung und Nutzung der regenerativen Energiequellen. Physikalisch sind dazu Speicher auf unterschiedlichen Höhen verbunden durch Triebwasserwege erforderlich.
Um nun Hochdruckwasserkraftanlagen mit längeren Stollen für die Erzeugung von elektrischem Strom betreiben zu können, sind zum Ausgleich der kinetischen Energie Wasserschlösser notwendig. Das Wasserschloss stellt dabei eine Schnittstelle zwischen Bauingenieurwesen, Maschinenbau und Elektrotechnik dar. Durch den Bau von neuen Hochdruckanlagen und insbesondere von Pumpspeicherkraftwerken mit steigenden Ausbauwassermengen und steigenden Anforderungen an die Anlagenflexibilität ergeben sich auch für die hydraulische Auslegung von Wasserschlössern zusätzliche Kriterien und Anforderungen, die in diesem Beitrag erörtert werden. Auch werden in diesem Artikel zusammenfassend spezifische Wasserschlossdesigns in Österreich dargestellt.