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Projekte

Wasserwirbelkraftwerk: Nachfolger in der Schweiz

(16.03.2011) In der Schweiz ist letzten Sommer das erste Wasserwirbelkraftwerk ans Netz gegangen. Der Bauherr, eine Genossenschaft, kann sich Tausende der umweltfreundlichen Stromerzeuger vorstellen.

Bild vom Bau des Kraftwerks Schöftland.

Wenn von Wasserkraft an Flüssen und Seen die Rede ist, denkt man normalerweise an großtechnische Anlagen mit mehreren Staustufen, riesigen Turbinen und enormer Durchflussleistung, die ganze Regionen versorgen können. Es geht aber auch deutlich kleiner: Mit Hilfe der sogenannten Wasserwirbeltechnik lassen sich in Staubecken, durch die Teile des Flusswassers umgeleitet werden, auch minimale Fallhöhen ausnutzen, um Strom zu erzeugen.

In der Schweiz will nun die Genossenschaft Wasserwirbelkraftwerke, kurz GWWK, die Nutzung der Technologie vorantreiben ? sie möchte dazu überall im Land umweltbewegte Menschen zusammenführen, die gemeinsam Anlagen finanzieren und aufbauen. Das scheint anzukommen: Nach sieben Monaten waren 100 private Geldgeber für ein erstes Kraftwerk im Kanton Aargau gefunden, 300.000 Franken kostete die nach dem Solar-Flugzeug-Pionier Dr. Bertrand Piccard benannte Anlage. Kurz vor Inbetriebnahme unterhielt sich Technology Review mit GWWK-Sprecher Daniel Styger.


Technology Review: Herr Styger, Ihre Genossenschaft steht kurz vor Eröffnung des ersten Wasserwirbelkraftwerks der Schweiz. Wer steckt hinter dem Projekt und wie kam es zu der Idee?

Daniel Styger: Vor etwas mehr als zweieinhalb Jahren suchte der Gründer unserer Genossenschaft nach einer guten Möglichkeit, in der Nähe seines Hauses, das am Fluss Suhre in Schöftland / Schweiz steht, Naturstrom aus dem Flusswasser zu gewinnen. Da bei dem alten Haus früher ein Wasserrad betrieben wurde, diese Technologie aber nicht mehr den heutigen Bedürfnissen auch in puncto Leistung entspricht, hat Herr Steinmann dann im Internet nach neuen Möglichkeiten gesucht.

Er entdeckte in Österreich einen Erfinder, der sich ein kleines Wasserwirbelkraftwerk gebaut hat, das dort schon einige Zeit lief. Nach einigen Verhandlungen konnte man die Lizenz für die ganze Schweiz erwerben und gab sofort das erste Bewilligungs- und Baugesuch beim Kanton Aargau ein. Diese erhielt man dann auch prompt nach nur 10,5 Monaten, denn die Behörden hatten rasch erkannt, dass in der Technologie großes Potenzial liegt.

Danach gründeten wir sofort die Genossenschaft Wasserwirbelkraftwerke Schweiz, die die Finanzierung organisierte und als Eigentümerin agiert. Mittlerweile hat sie über 150 Genossenschafter, mehrere Darlehens- und Forschungsgeldgeber sowie viele Freunde und Befürworter dieser neuartigen Technologie. Dabei ist wichtig, dass bei jedem Projekt immer eine Fluss-Revitalisierung und -Renaturierung inklusive Fischdurchgängigkeit integriert wird.

TR: Wie funktioniert ein Wasserwirbelkraftwerk?

Styger: Stellen Sie sich eine gefüllte Badewanne vor, bei der das Wasser ausgelassen wird und am Schluss beim Ablaufloch automatisch einen Wasser-Wirbel bildet. Beim Wasserwirbelkraftwerk ist dies ähnlich. Das Wasser wird über einen Einlaufkanal zum runden Rotationsbecken geführt und durch eine zentrale Abflussöffnung in der Mitte des Beckenbodens in eine Rotationsbewegung versetzt. In diesen Wasserwirbel wird ein Rotor gestellt, um die Rotationsenergie in elektrische Energie umzuwandeln.

Das Funktionsprinzip kann bereits bei geringen Fallhöhen ab 0,7 m und einer durchschnittlichen Wassermenge von 1000 Litern pro Sekunde angewendet werden und ist für die Kleinwasserkraftnutzung sehr gut geeignet. Es werden langsam drehende Rotoren eingesetzt, die für Treibgut, Fische, Krebse oder Schnecken durchgängig sind.

Der sich über dem Abfluss bildende Wasserwirbel bewegt mit Hilfe der Schwerkraft dank der Höhendifferenz einen langsam drehenden Rotor mit rund 20 Umdrehungen pro Minute. Dieser treibt den Generator an, der den Naturstrom produziert und ins Netz einspeist. Da im Bereich des Rotors keine extremen Druckunterschiede auftreten, entfallen die damit verbundenen Verschleißerscheinungen, beispielsweise durch Kavitationsfraß. Die technische Ausrüstung ist einfacher als bei herkömmlichen Wasserkraftwerken. Dadurch sind die Unterhalts- und Wartungskosten geringer.

TR: Eignet sich jedes Fließgewässer?

Styger: Beim aktuellen Technologiestand sind wir auf Wassermengen von durchschnittlich mindestens 750 bis 1000 Litern pro Sekunde angewiesen. Durch zielgerichtete Forschung und Weiterentwicklung, beispielsweise des Rotors, der elektronischen Steuerung und der Baumaterialien, werden wir zukünftig aber auch kleinere Wassermengen sinnvoll nutzen können.

Allerdings sind durchschnittlich 1000 Liter pro Sekunde auch bei einem kleinen Fluss oder Bach sehr schnell erreicht. Die Suhre ist über weite Strecken nur 4 bis 5 Meter breit, rund 50 cm tief und in ein enges Flussbett gezwängt. Dieses haben wir beim Bau in Schöftland auf einer Länge von gut 200 Metern auf bis zu 50 m verbreitert, fünf Staustufen abgebaut und zudem in das Hochwasserschutzkonzept des Kantons integriert.

Wichtig zu wissen ist, dass wir bei all unseren Projekten bestehende Fluss-Treppen oder anderweitige Fluss-Verbauungen (in der Schweiz gibt es über 27.000 mit einer Höhe von mehr als 50 cm) oder stillgelegte alte Klein-Wasserkraftwerke (über 6000 in der Schweiz) nutzen. Wir machen sie dann voll durchgängig für Fische und Kleinlebewesen und renaturieren und revitalisieren den Fluss.

In der Schweiz und der EU sind seit letztem Jahr neue Gesetze in Kraft, die vorschreiben, dass alle Flüsse bis in ein paar Jahren voll fischdurchgängig gemacht werden müssen. Die Herstellung der Fischdurchgängigkeit mit Hilfe eines Wasserwirbelkraftwerkes amortisiert und finanziert sich somit de facto wie von selbst, ohne den Steuerzahler zu belasten. Das heißt auch, dass ein enges Flussbett verbreitert und der Natur wieder mehr Freiraum gegeben wird, wie das Beispiel in Schöftland schön zeigt. Man nennt dies auch Mäandrieren.

TR: Ist die Technik serienreif? Ließen sich weitgehend fertige Anlagen exportieren oder ist die jeweilige Anpassung sehr aufwendig?

Styger: Die Technologie ist grundsätzlich serienreif, kann oder muss aber immer noch weiter verbessert und optimiert werden. Wie schon gesagt, stecken wir sehr viel Aufwand in die Forschung und Weiterentwicklung. Aktuell entsteht im Technopark in Windisch im Kanton Aargau eine 1:5-Testanlage in unserem Forschungszentrum am Fluss Reuss. Bei jeder Anlage, die wir bauen, werden wir natürlich dazulernen und unsere Abläufe verbessern und die Leistung der Energiegewinnung erhöhen.

Das Wichtigste ist aber, wie schon gesagt, die Renaturierung / Revitalisierung und die Fischdurchgängigkeit, die immer dabei ist. Wir können uns auch gut vorstellen, komplette "Bausätze" oder weitgehend fertige Anlagen in verschiedenen Größen und Materialien zu exportieren und zu bauen. Auch daran forschen wir aktuell auch mit Partnern in Deutschland. Die Anpassung ist bei jedem Projekt individuell verschieden. Dank unserer Engineering- und Baupartner hält sich der Aufwand aber jeweils in Grenzen. Wir arbeiten dabei mit modernen CAD-Programmen und Planungstools.

TR: Lohnt sich der Output, den man von einem herkömmlichen Fließgewässer erhält? Wie groß müsste eine Anlage sein, um eine ganze Kleinstadt mit 20.000 Einwohnern zu versorgen?

Styger: Der finanzielle Aufwand für eine Wasserwirbelanlage ist rund drei- bis viermal niedriger als ein herkömmliches Flusskraftwerk vergleichbarer Größe. In Schöftland betrug dieser Aufwand komplett nur rund 245.000 Euro. Normalerweise wird ein Kraftwerk in 30 bis 50 Jahre oder mehr amortisiert. Ein Wasserwirbelkraftwerk wird sich in nur 20 bis 25 Jahren amortisieren. Die Anlagen sind außerdem für einen Dauerbetrieb von 50 bis 100 Jahren ausgelegt. In der Pilotanlage in Schöftland, die mit einem Beckendurchmesser von 6,5 m und einer Fallhöhe von 1,7 m betrieben wird, entstehen je nach Wassermenge 5 bis 15 Kilowattstunden elektrische Leistung. Diese Menge entspricht einer Jahresproduktion von 100.000 bis 130.000 kW und reicht für gut 20 bis 25 Schweizer Familien oder einen Jahresstrombedarf von 50 bis 60 Personen.

Alte, stillgelegte, aber auch viele relativ neue Standorte (bei bestehenden Flusstreppen oder Flussbegradigungen) können oder müssen sogar renaturiert werden. Diese eignen sich bestens als Standort für Wasserwirbelkraftwerke. In der Schweiz haben wir das Potenzial für mehrere Tausend verschieden große Anlagen. Eine einzige Einheit, die für den Strombedarf von 20.000 Einwohnern reicht, wird durch uns aber so nie gebaut werden und ist auch so nicht geplant ? wir arbeiten dezentral.

Wir haben errechnet, dass wir in der Schweiz das Potenzial haben, ein komplettes Atomkraftwerk durch Wasserwirbelanlagen kostengünstiger und nachhaltiger zu ersetzen ? oder ein neues AKW dadurch nicht bauen zu müssen. Auch die Thematik der Endlagerung und das Recycling der Brennstäbe oder anderer schädlicher Stoffe wie bei anderen Stromgewinnungstechnologien entfällt natürlich vollständig. Zudem ist der Wirkungsgrad etwa doppelt so hoch wie bei einem Atomkraftwerk.

TR: Ist es vorstellbar, Einzelpersonen anzuschließen oder ist der Aufwand noch zu groß?

Styger: Wir können uns gut vorstellen, auch für ländliche Gebiete auf verschiedenen Kontinenten und für einzelne Familien oder Siedlungen, die weit abgelegen an einem Fluss gebaut wurden, relativ kleine Anlagen zu bauen. Auch darum arbeiten und forschen wir in der Schweiz und Deutschland mit verschiedenen Fachhochschulen und Universitäten zusammen.




Technology Review

26.07.10 ? Ben Schwan



Kontakt
Genossenschaft
Wasserwirbelkraftwerke Schweiz
Sägeweg 2
5040 Schöftland / S chweiz
Tel. 062 721 82 54
info@gwwk.ch
http://www.gwwk.ch/



Update: Michael Vogt, Alpenparlament, im Gespräch mit dem Initianten des Wasserwirbelkraftwerks, Andreas Steinmann, Genossenschaft Wasserwirbelkraftwerke Schweiz (www.gwwk.ch)

Der jährliche Stromverbrauch stieg in den letzten 50 Jahren um 2 % pro Jahr und hat sich seither vervierfacht. Ein Wasserwirbelkraftwerk der «Genossenschaft Wasserwirbelkraftwerke Schweiz» (GWWK) ist ein kleines Flußkraftwerk, welches zur Erzeugung von Naturstrom bei einem Gefälle ab 0,7 m und Wassermengen ab ca. 1000 Liter pro Sekunde geeignet ist. Die damit verbundene erneuerbare Stromerzeugung mit der Natur ermöglicht Renaturierung, Revitalisierung und Fischdurchgängigkeit.

Die Technik ist nicht mit einem herkömmlichen Kleinwasserkraftwerk zu vergleichen. Sie beruht auf einem Becken mit einem zentralen Abfluß. Darüber bildet sich ein Wasserwirbel, der mit Hilfe der Schwerkraft bzw. Höhendiffe-renz einen langsam drehenden Rotor mit ca. 20 Umdrehungen pro Minute bewegt. Das Wasser wird also über einen Einlaufkanal zum runden Rotationsbecken geführt und durch eine zentrale Abflußöffnung in der Mitte des Beckenbodens in eine Rotationsbewegung versetzt. In diesen Wasserwirbel wird ein Rotor gestellt. Dieser treibt den Generator an, der den Strom produziert und ins Netz einspeist.

Wasserwirbelkraftwerke der «Genossenschaft Wasserwirbelkraftwerke Schweiz» sind dank der innovativen, einfachen, wartungsarmen Technologie für einen Dauerbetrieb von rund 50 bis 100 Jahren ausgelegt. Wasserwirbelkraftwerke können zwar nicht überall gebaut werden - notwendig ist ein Gefälle ab 0,7 Meter und Wassermengen ab ca. 1000 Liter pro Sekunde ? aber allein in der Schweiz sind mehrere Tausend Standorte möglich.

Im Verhaltenskodex der bewußt als Genossenschaft etablierten GWWK (zur Verhinderung feindlicher Übernahmen) ist u. a. festgehalten, daß alle Tätigkeiten langfristig, unter Beachtung ökologischer, ökonomischer und gesellschaftlicher Ressourcen erfolgen sollen. Zudem wird die Technologie laufend
weiterentwickelt.

Video: Energie aus und mit der Natur - Wasserwirbelkraftwerke

 

Lesen Sie hierzu auch: Das Wasserwirbelkraftwerk von Dipl.-Ing. Franz Zotlterer aus der Rubrik Projekte.

 

Autonome Stromversorgung: Philipp Brckmann. Von der einfachen Beleuchtungsanlage bis zur autonomen Versorgung von kleinen Handwerks- oder Landwirtschaftsbetrieben.  » Kopp-Verlag

Das Wesen des Wassers: Originaltexte von Viktor Schauberger! Es gibt zwar viele Bcher ber ihn, aber kaum eines, in dem seine eigenen Texte im Mittelpunkt stehen. Dieses Buch schliet eine Lcke.  » Kopp-Verlag

Die Botschaft des Wassers: Dem japanischen Forscher Masaru Emoto ist es gelungen, die Qualitt des Wassers sichtbar zu machen, indem er es gefriert und dann die Kristalle fotografiert. Sehen Sie in diesem Buch die Wasserkristalle aus verschiedenen Orten und Stdten der Welt. Die Unterschiede sind kaum zu glauben...  » Kopp-Verlag