Softwarelösung des Fraunhofer AST für eine optimale Bewirtschaftung des Beijiang River in Südchina

In den wachstumsstarken Ländern Asiens – allen voran China – steigt die Bedeutung von Staustufenkaskaden für die Energieerzeugung, den Hochwasserschutz und die Schiffbarkeit der Binnengewässer. Allerdings lassen sich diese Ziele nie gleichzeitig in ihrem Optimum erreichen und unterliegen starken jahreszeitlichen Einflüssen wie etwa Niederschlägen.

Die Optimierung mehrerer Staustufen als Kaskade mit angegliederten Talsperren und einem Einzugsgebiet, in dem rund 30 Millionen Einwohner leben, erfordert somit eine leistungsfähige Softwarelösung, mit denen das komplexe Wassersystem, klimatische Parameter und Verbrauchsverhalten nachmodelliert und die einzelnen Zielstellungen besser erreicht werden können.

Auf Basis der WaterLib-Softwareentwickelten Forscher des Fraunhofer-Anwendungszentrum Systemtechnik AST im Auftrag des Nanjing Hydraulic Research Institute (NHRI) ein digitales Entscheidungshilfesystem für einen rund 300 km langen Flussabschnitt des Beijiang River und einer installierten Wasserkraftwerksleistung von mehr als 300 MW. Vom Vertragsbeginn bis zum erfolgreichen Projektabschluss sind dabei nur sechs Monate vergangen.

»Eine Besonderheit des Beijiang River ist die Versalzungsgefahr bei niedrigem Flusspegel im Mündungsgebiet, was wir als zusätzlichen Parameter in die Optimierungsmodelle einpflegen mussten. Mit den umfassenden Reportfunktionalitäten von WaterLib besitzen unsere chinesischen Partner nun eine aufbereitete Datenbasis, um die Staustufenkaskaden und Talsperren optimal hinsichtlich der Zielstellungen Energieerzeugung, Hochwasserschutz und Schiffbarkeit zu bewirtschaften«, erläutert Dr. Divas Karimanzira, Projektmitarbeiter am Fraunhofer AST Ilmenau.

WaterLib ermöglicht dabei nicht nur eine kurzfristige Optimierung, z. B. für eine optimale Energieerzeugung, sondern dient auch als Grundlage für langfristige Bewirtschaftungsszenarien über mehrere Jahrzehnte: »Eine wichtige Rolle spielt dabei die weitere wirtschaftliche Entwicklung, die Folgen der Urbanisierung und der damit verbundene Wasserverbrauch, der pro Kopf schon heute deutlich über dem deutschen Durchschnitt liegt. Auch diese Kriterien können wir bei der Optimierung in unterschiedlichen Szenarien berücksichtigen«, erklärt Karimanzira.

Mit einem Volumen von rund 100.000 Euro konnte das Fraunhofer AST wiederholt einen Auftrag aus der Volksrepublik China akquirieren. Schon von 2004 – 2008 entwickelten die Ilmenauer Forscher ein umfangreiches Entscheidungshilfesystem für das optimale Wassermanagement der chinesischen Hauptstadt Peking.

Für das Fraunhofer AST ist das Projekt allerdings nur ein Zwischenschritt, zukünftig soll die vorhandene Kundenbasis in Asien weiter ausgebaut werden: »Mit unseren Schwerpunkten wie Energie und Wasser berühren wir genau die drängendsten Probleme dieser Region. Im nächsten Jahr wollen wir weitere Projekte initiieren. China ist der Zukunftsmarkt für unsere Lösungen«, erklärt PD Dr.-Ing Thomas Rauschenbach, seit 2007 Leiter des Fraunhofer AST Ilmenau.