Mit dem an der Universität Lüttich installierten System Green Win konnte die Funktionsweise großer Pumpen getestet werden, die bis zu einer Tonne wiegen und 300 Liter pro Sekunde in Wasserstraßen pumpen können.
Auch wenn der Gütertransport auf Flüssen weitaus weniger umweltschädlich ist als der Straßenverkehr, kann der hohe Energieverbrauch der Pumpen, die den Wasserstand der Flüsse und Kanäle in Nordwesteuropa regeln, weiter gesenkt werden. Gleichzeitig kann dadurch der Ausstoß von Treibhausgasen verringert werden.
Inmitten der Klimakrise ist Wasser eine große Herausforderung. Die belgische Stadt Lüttich wird von der Maas durchquert. Der Fluss wird wie andere Wasserstraßen von einem Betreiber verwaltet; jedes europäische Land hat eine oder mehrere Verwaltungsstellen. Europa verfügt über 35.000 km Wasserstraßen.
Hydraulikforscher der Universität Lüttich arbeiten in Zusammenarbeit mit dem thermodynamischen Labor an Möglichkeiten, bei der Verwaltung dieser Flussrouten Energie zu sparen. Das von der Europäischen Union finanzierte Projekt Green Win befasst sich seit fünf Jahren mit dem übermäßigen Verbrauch beim Wasserpumpen. Das Wasserpumpen hat in Nordwesteuropa einen erheblichen CO2-Ausstoß und ist für 25 bis 33 Prozent des jährlichen Stromverbrauchs der Wasserstraßenverwaltungsorganisationen und rund 20 Prozent der Gesamtemissionen verantwortlich.
Benjamin Dewals, Professor an der Universität, erklärt: „Es wurde ein Prüfstand installiert, der es ermöglicht, Tauchpumpen unter nahezu realen Bedingungen zu testen. Dabei handelt es sich um Pumpen, die Wasser mehrere Dutzend Meter hochpumpen können. Das System ermöglicht es, die verbrauchte Energiemenge für einen sehr breiten Betriebsbereich in Bezug auf Durchflussmenge und Höhe, in die das Wasser gepumpt wird, abzuschätzen.“
Simulation aller möglichen Situationen
Die Universität Lüttich ist in der Hydraulikforschung eine Referenz in Europa. Die Forscher haben einen Hydraulikkreislauf installiert, der alle möglichen Situationen simuliert, die im Feld vorkommen können. Die Tests wurden mit vier aus Irland und Großbritannien gelieferten Pumpen in einem drei Meter breiten und 4,50 Meter hohen Tank durchgeführt.
Jorys Hardy, ein Postdoktorand, erklärt: „In diesem Tank befand sich Wasser. Die Pumpe saugte das Wasser an. Das Wasser floss durch Rohre im Labor. Entlang des Wasserlaufs hatten wir bestimmte Sensoren, um die Durchflussrate und den von der Pumpe erzeugten Druck zu messen … und auch ein Regelventil, um die Durchflussrate zu reduzieren.“
„Indem wir die Drehzahl der Pumpe reduzieren, steigern wir deren Effizienz“, betont Benjamin Dewals und fügt hinzu: „Wir gehen damit über die Anwendungsempfehlungen der Hersteller hinaus.“
Das Budget von Green Win beträgt 2,67 Millionen Euro, davon 1,6 Millionen Euro aus Zuschüssen der Kohäsionspolitik der Europäischen Union.
Elf Pilotstandorte in Europa
Fünf am Projekt beteiligte Länder (Irland, Großbritannien, Niederlande, Belgien und Frankreich) testen den Betrieb unter realen Bedingungen an elf Teststandorten. Dazu gehört der See Etang du Stock in der Mosel, der dank technischer Beratung der Universität Lüttich modernisiert wurde. Er wird von Voies Navigables de France (VNF – das französische Wasserstraßenamt) verwaltet und ist eine ihrer größten Pumpstationen. Der See ist wertvoll, da er eine nutzbare Wasserreserve von 33 Millionen Kubikmetern Wasser auf einer Fläche von 1.500 Hektar darstellt.
Jérôme Pfeiffer, stellvertretender Bezirksleiter der VNF im Departement Moselle, erläutert die Modernisierung der Station, „die die Installation von fünf Unterwasserpumpen ermöglichte, die heute ferngesteuert werden können. Wir konnten eine Steigerung der Energieeinsparungen um 30 % verzeichnen“, fügt er hinzu.
Die Geschwindigkeit der Seefüllung wurde verbessert.
Wenn Schiffe die Schleusen passieren, fließen Tausende Liter Wasser flussabwärts. Rund hundert Mal im Jahr pumpt die Pumpstation Wasser aus dem See in den Kanal.
Olivier Christophe, Ingenieur und Projektmanager in Straßburg bei der VNF, bestätigt: „Zunächst wird die Station dazu genutzt, in Regenzeiten den Stausee zu füllen, und in Trockenzeiten den sechs Meter höher gelegenen Kanal. Wir müssen ihn mit Wasser versorgen, und dafür brauchen wir eine Pumpstation.“
Frankreich, das europäische Land mit den längsten Wasserstraßen
Frankreich verfügt mit seinen 8.500 km Wasserstraßen über das größte Netz Europas. Die Hauptaufgabe der VNF besteht darin, die Wasserressourcen im öffentlichen Interesse und unter Berücksichtigung der Umwelt streng zu regulieren. Dies ermöglicht auch die Schifffahrt und gewährleistet die Sicherheit hydraulischer Bauwerke. Zur Modernisierung hat die VNF im Rahmen des Projekts Green Win außerdem 200.000 Euro an europäischen Fördermitteln erhalten. Die Gesamtinvestition für die Modernisierung des Standorts Etang du Stock beträgt 1,2 Millionen Euro.
Die wirtschaftlichen und ökologischen Vorteile sind bereits jetzt deutlich sichtbar: Die Forscher hatten gehofft, die CO2-Emissionen an den elf Pilotstandorten des Green Win-Projekts um 65 Tonnen pro Jahr zu senken. Tatsächlich beträgt die Verringerung jedoch nur 200 Tonnen.