Tool zur simulationsbasierten, optimierten Talsperrensteuerung

#Talsperrensteuerung #Decision Support System #Talsperrenverbundsystem
Simulationsergebnisse für Zielvorgaben an zwei Pegeln im Niedrigwasserfall für einen Zeitraum von einem Monat. Die Aufhöhung ist bei der vorliegenden Beispielsituation unter Einhaltung, jedoch auch Ausreizung aller Vorgaben (z.B. Füllstände Talsperren), möglich.
Ergebnisauswertung zum Betriebsfall „Niedrigwasseraufhöhung“

Simulationsbasierte Optimierung der Talsperrensteuerung bei verschiedenen Bewirtschaftungsfällen vor dem Hintergrund begrenzter Ressourcen, untersucht am Beispiel von Eder- und Diemeltalsperre und zugehörigem Fließsystem.

Im Rahmen des WANDEL-Projekts wurde ein innovatives Modell zur simulationsbasierten optimierten Steuerung eines Talsperrenverbunds entwickelt. Das Modell beinhaltet die Eder- und Diemeltalsperre sowie das Fließsystem von Eder, Fulda und Oberweser bis Petershagen.

Um die in den Talsperren zwischengespeicherten begrenzten Wasserressourcen unter Berücksichtigung der Anforderungen im System effizient abgeben zu können, muss eine Optimierung der Talsperrensteuerung erfolgen. Es werden verschiedene Bewirtschaftungsfälle definiert, wie Niedrigwasser, Mittelwasser, Hochwasser oder die Niedrigwasseraufhöhung zur Verbesserung der Schifffahrtsbedingungen an der Weser. Diese Betriebsfälle umfassen Vorgaben zu Abflussverläufen oder Wasserständen an bestimmten Pegeln des Systems. Es sind innovative Modellsysteme, Werkzeuge und Lösungsansätze erforderlich, um die Teilprozesse der Talsperrenbilanzierung möglichst genau zu beschreiben. Hierbei werden Zu- und Abflussinformationen sowie das Fließverhalten (Wellenlaufzeit, Retentionsvermögen) innerhalb der Gewässerstrecke berücksichtigt und unter Verwendung von hydraulischen Simulationsverfahren zur Fließgewässermodellierung wird das gesamte Abflussspektrum möglichst genau wiedergegeben. Durch eine zielgerichtete Talsperrensteuerung können die genannten Betriebsfälle effektiv umgesetzt werden, sodass die Nutzung des Wasserdargebots optimiert wird. Durch die Untersuchung und Evaluierung von Steuerungskonzepten wird Verbesserungspotential zum effizienten Management der vorhandenen Ressourcen identifiziert.

Bei Vorlage von geeigneten Vorhersagedaten an den Zuflusspegeln des Systems kann das Modell auch zur Entscheidungsunterstützung (Decision Support System) einer überregionalen Bewirtschaftung der Talsperren im operationellen Betrieb angewendet werden. Das Modell wurde dem beteiligten Projektpartner, der Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG), übergeben und wird dort erfolgreich zur Entscheidungsunterstützung angewendet.

Wasser­ressource: Oberflächenwasser
Produkttyp:
  • Modelle & Software-Tools
TRL: 9
    TRL (Technology Readiness Level)
  • TRL 1 - Grundprinzipien beobachtet
  • TRL 2 - Technologiekonzept formuliert
  • TRL 3 - Experimenteller Nachweis des Konzepts
  • TRL 4 - Technologie im Labor überprüft
  • TRL 5 - Technologie in relevanter Umgebung überprüft (bei Schlüsseltechnologien im industrieorientierten Umfeld)
  • TRL 6 - Technologie in relevanter Umgebung getestet (bei Schlüsseltechnologien im industrieorientierten Umfeld)
  • TRL 7 - Test eines System-Prototyps im realen Einsatz
  • TRL 8 - System ist komplett und qualifiziert
  • TRL 9 - System funktioniert in operationeller Umgebung (bei Schlüsseltechnologien oder Raumfahrt wettbewerbsfähige Fertigung)
Anwendungs­sektor: Industrie, Städte und Kommunen, Wasserwirtschaft
Fördermaßnahme: GRoW
Projekt: WANDEL

Kontakt und Partner


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  • Universität Kassel, Fachgebiet Wasserbau und Wasserwirtschaft,
  • Kurt-Wolters-Str. 3,
  • 34125 Kassel
https://www.uni-kassel.de/fb14bau/institute/iwau/wasserbau-und-wasserwirtschaft/startseite.html
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Stephan Theobald
  • s.theobald@uni-kassel.de
  • +49 561 804-2679

Universität Kassel, Fachgebiet Wasserbau und Wasserwirtschaft,
Kassel
Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG),
Koblenz

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