Kiesdetektor für das Kraftwerk Emmenau

Ausgangslage

Die ADEV Energiegenossenschaft betreibt in Hasle bei Burgdorf zwei Wasserkraftwerke mit den Namen Emmenau 1 & 2. Die beiden Kraftwerke liegen hintereinander an einem Ausleitkanal der Emme. Das Abflussvolumen der Emme ist stark von der aktuellen Wettersituation im Emmental abhängig. Starke Niederschläge oder Gewitter führen ohne weiteres zu einer Verzehnfachung der Abflussmenge. Diese Ände-

rung des Abflusses kann innert weniger Minuten geschehen. Dieses Phänomen hat den Namen

„Anschutz“. Tritt ein Anschutz aus, kann das unter bestimmten Umständen dazu führen, dass ganze Kiesbänke mitgeschwemmt werden.

Gelangt diese Kiesmenge in den Ausleitkanal der Kraftwerke, muss dieser anschliessend aus-gebaggert werden. 

Bild1: Visualisierung des Einlaufbauwerk des Ausleitkanals. Ersichtlich ist der Rechen (grün), die Rechen-reinigungsmaschine (orange) und der Kanal, welcher durch das Wehr (rot) verschlossen werden kann.

Projektarbeit

In diesem Projekt soll eine Methode zur Erkennung von mitgeschwemmtem Kies entwickelt werden um den Ausleitkanal beim Auftreten von grossen Kiesmengen zu schliessen. Ziele Dazu wurden folgende Projektziele definiert:

  1. Diverse Sensoren sollen auf ihre Eignung zur Detektion von Geschiebe getestet werden.

  2. Es soll ermittelt werden, wo und wie ein geeigneter Sensor beim Einlaufbauwerk des Ausleitkanals montiert werden kann.

  3. In einem Umsetzungskonzept sollen die gefundene Lösung

Vorgehen

In einem ersten Schritt wurde eine Marktanalyse durchgeführt. Das heisst, es wurden bereits auf dem Markt existierende Lösungen ge-sucht. Anschliessend wurden Sensoren und Erfassungsmöglichkeiten gesucht, welche sich für die Detektion von Geschiebe eignen könnten. Die gefundenen Sensoren wurden auf ihre Eignung geprüft und entsprechend dokumentiert. Mit der, sich am besten eignen-den Lösung, einem Piezesensor, wurden anschliessend diverse Tests  durchgeführt. Anschliessend wurde eine Messstation eingerichtet, welche im Frühling 2018 weitere Daten sammeln wird.

Weiteres Vorgehen
Im Frühling 2018 sind diverse hohe Abflüsse zu erwarten. Mit der installierten Messstation können nun Daten aufgezeichnet werden,

anhand derer anschliessend Grenzwerte für die Schliessung des Wehrs

definiert werden können.


Messaufbau

Trifft ein Stein auf den sich direkt am Ausleitkanal befindlichen Re-

chen wird dieser zu einer Schwingung angeregt. Der installierte Mess-

aufbau besteht aus zwei Piezosensoren, welche über Soundkarten mit

einem Raspberry-Pi verbunden sind. Die aufgezeichneten Schwingun-

gen werden auf die Überschreitung von Grenzwerten überprüft.

Grosse Impulse werden als auftreffende Steine interpretiert und ge-

speichert. Um die Messsignale zu beobachten wurde eine Webseite eingerichtet, auf welcher die aktuellen Messsignale dargestellt sind. Diese Seite ist unter der Adresse emmenau.manuel-kast.ch erreichbar.

Bild 2: Gemessenes Signal am Rechen mit erkannten Impulsen.

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