Der Itaipú Damm. Ökologische und sozio-ökonomische Auswirkungen des größten Wasserkraftwerks der Welt


Hausarbeit, 2012
21 Seiten, Note: 1,3

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

2 Entstehung

3 Konstruktiver Aufbau
3.1 Talsperren im Allgemeinen
3.2 Itaipú - Anlage
3.2.1 Staudamm
3.2.2 Stausee
3.2.3 Wasserkraftwerk

4 Natürliche Bedingungen in der Itaipú Region

5 Auswirkungen
5.1 Sozio - ökonomische Auswirkungen
5.2 Ökologische Probleme und Auswirkungen
5.2.1 Aktivitäten und Programme zum Schutz der Umwelt
5.2.2 Hydrologische Konsequenzen
5.2.3 Erosionsprobleme

6 Literaturverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1.1: Standort des Itaipú - Damms[2]

Abbildung 2.1: Phasen der Umleitung[1]

Abbildung 3.1: Aufbau einer Talsperre[6]

Abbildung 3.2: Lageplan der Gesamtanlage[1]

Abbildung 3.3: Flussprofil des Rio Paraná im Itaipú - Gebiet[12]

Abbildung 3.4: Geologisches Profil des Rio Paraná[12]

Abbildung 3.5: Francis - Turbinen des Itaipú – Wasserkraftwerks[10]

Abbildung 5.1: Besiedlungssituation im Itaipú – Gebiet[12]

1 Einleitung

Der Grundstein für die Ära großer Dammbauten wurde in den sechziger und siebziger Jahren gelegt. Sowohl in Brasilien, als auch in China und der Türkei wurden gigantische Staumauern und -wälle errichtet. Die Erwartungen an die modernen Bauten waren sehr hoch und die Versprechungen klangen verlockend: umweltfreundlicher Strom, ausreichend Wasser zur Versorgung von Landwirtschaft und Haushalten, Schutz vor Überschwemmungen, bequeme Schifffahrt – und das alles durch die Errichtung eines einzigen Bauwerks. Im Zuge dieser Euphorie entstand am Rio Paraná an der Grenze zwischen Brasilien und Paraguay auch der Itaipú-Damm, der aufgrund der Zusammenarbeit dieser beiden Nationen auch als Itaipú Binacional bezeichnet wird (vgl. Abb. 1.1) [7]. Das Wasserkraftwerk, welches als das größte und ertragreichste seiner Art weltweit zu bezeichnen ist, lieferte kurz nach der Inbetriebnahme 20% der in Brasilien benötigten elektrischen Energie und mehr als 94% des in Paraguay verbrauchten Stroms [8]. Vor allem die gigantischen Ausmaße des Bauwerks lassen darauf schließen, dass durch die Realisierung des Projekts große anthropogene, zum Teil irreparable, Einflüsse auf die Natur hervorgerufen wurden. Bei der Planung und insbesondere bei der Errichtung des Itaipú wurde den zum Teil verheerenden ökologischen sowie sozio – ökonomischen Veränderungen nicht genügend Beachtung geschenkt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung1.1: Standort des Itaipú - Damms[2]

2 Entstehung

Schon 1966 wurde von den zuständigen Vertretern Brasiliens und Paraguays beschlossen einen Stausee zu erbauen, der sich von den Wasserfällen „Sete Quedas“ im Norden bis nach Fos de Iguaçu erstrecken sollte. Mit der Absicht einen der wasserreichsten Flüsse der Welt, den Paraná, zur Stromerzeugung zu nutzen und damit den immensen Energiebedarf der Region Sao Paulo und des südlichen Brasiliens zu decken, war am Ende des Sees ein Wasserwerk vorgesehen[5]. Weil der Rio Paraná eine natürliche Grenze zwischen Brasilien und Paraguay bildet, mussten die beiden Länder das Großprojekt gemeinsam durchführen. Da Paraguay in monetärer Hinsicht nicht im Stande war dem Vorhaben beizusteuern, übernahm Brasilien vorerst sämtliche Kosten. Mittels Stromlieferungen und kleineren Ratenzahlungen zahlt Paraguay seinen Anteil an Brasilien ab[4]. Im April 1973 wurde schließlich der Binationale Vertrag zum Bau des Kraftwerks von den Präsidenten der beiden Länder unterzeichnet. Das Abkommen legt die hälftige Teilung der erzeugbaren Energien fest und gibt jedem Land das Recht, die vom Partner nicht genutzte Energie für den Eigenbedarf in Anspruch zu nehmen.

Die Bauarbeiten der Itaipú - Anlage starteten im Jahre 1975 mit dem Aushub des Umleitungskanals, der Aufschüttung des Erddammes auf der brasilianischen Seite sowie der Konstruktion der Staudämme für die Verlegung des Paranás. Ende 1978 wurde der Paraná in den Umleitungskanal geleitet, indem die zuvor erbauten Dämme gesprengt wurden (vgl. Abb. 2.1). Nach der Entwässerung des alten Flussbeckens konnte mit dem Bau des Hauptdamms und des Maschinenhauses begonnen werden.[3]. Ab Oktober 1982 wurde der Rio Paraná gestaut und das umgebende Grenzland überflutet. Im Dezember 1990 wurde schließlich der 18. und damit letzte Generator an der Stromproduktion angeschlossen. Bis zu diesem Zeitpunkt waren 62 Millionen Tonnen Steine und Erde aus dem Flussbett des Paranás entfernt und 12,3 Millionen Kubikmeter Stahlbeton wieder darin verbaut worden. Vergleichbar ist dieser Materialverbrauch mit einer Stahlmenge von 380 Eifeltürmen und einer Betonmenge von 15 Euro-Tunnel. Insgesamt waren 30.000 Arbeiter zwischen 1975 und 1984 an dem Bau dieses 20 Milliarden US$ Kraftwerks beteiligt. Infolge dessen ist es nicht verwunderlich, dass das amerikanische Magazin „ American Society of civil Engineers “ Itaipú zu einem der sieben Weltwunder der modernen Welt ernannt hat. [3]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung2.1: Phasen der Umleitung[1]

3 Konstruktiver Aufbau

3.1 Talsperren im Allgemeinen

Eine Talsperre staut durch ein Absperrbauwerk in einem Tal ein Fließgewässer zu einem Stausee auf und gilt im Allgemeinen als Oberbegriff für alle dazugehörigen Anlagen, wie z.B. das Absperrbauwerk, der Stauraum, Entnahmebauwerke sowie die Hochwasserentlastungsanlage (vgl. Abb. 3.1 und 3.2).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung3.1: Aufbau einer Talsperre[6]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung3.2: Lageplan der Gesamtanlage[1]

Die meisten Talsperren verfügen über eine sogenannte Vorsperre, die ein „Vorbecken“ aufstaut. Die wesentliche Aufgabe einer Vorsperre ist es Fremd- und Trübstoffe sowie Sedimente von der Hauptsperre möglichst fernzuhalten. Zur schadlosen Abführung großer Wassermengen bei Hochwasserereignissen dient das Überlaufbauwerk, auch Hochwasserentlastungsanlage genannt. Der Grundablass ist für die Regulierung des Wasserspiegels, insbesondere bei Hochwasser, Bautätigkeiten sowie bei einer völligen Entleerung der Talsperre, vorgesehen. Die Betriebswasserentnahmeleitung entnimmt im regulären Betrieb das Wasser für den Turbinenbetrieb, die Trinkwassergewinnung und/oder die Unterwasserabgabe. Zur Dokumentation der hydrologischen Situation sowie der korrekten Betriebsweise bei großen Talsperren werden Zulauf- und Unterwasserpegel installiert. Mess - und Kontrolleinrichtungen dienen der Messung und Aufzeichnung des Wasserspiegels, Sickerwassers, Wetters sowie der Verformung des Absperrbauwerks.

Als Absperrbauwerke gelten Staudämme, Gewichtsstaumauern, Bogenstaumauern, Bogengewichtsmauern sowie Pfeilerstaumauern. Im Falle der Itaipú – Talsperre wurde ein Staudamm als Absperrbauwerk errichtet.

Im Allgemeinen dienen Talsperren hauptsächlich der Trinkwasser – sowie Betriebswasserversorgung, der Energieerzeugung, dem Hochwasserschutz, der Niedrigwasseraufhöhung und der Schiffbarmachung eines Flusses.

Der Bau von Talsperren ist mit erheblichen ökologischen Veränderungen und Beeinträchtigungen der Umwelt verbunden. Das natürliche Fließwasserregime wird in der Regel irreparabel verändert. Außerdem besteht die Gefahr der Versandung bei Flüssen, die im Zulauf stark sedimentführend sind. Als Beispiel kann hier der Gezhouba-Staudamm, der durch diesen Effekt schon nach sieben Jahren ein Drittel seiner Staukapazität verloren hat, genannt werden.

Dies sind nur einige wenige Auswirkungen des Talsperrenbaus, wobei lediglich die ökologischen Konsequenzen erwähnt wurden. Auch in sozio – ökonomischer Folgen sollten betrachtet werden[8].

3.2 Itaipú - Anlage

3.2.1 Staudamm

Der 7,9 Kilometer lange Staudamm, der eine Höhe von 196 Metern erreicht, kann mit einem 65-stöckigen Gebäude verglichen werden. Der Damm ist ein Bauwerk (Beton, Bruchstein und Aufschüttungsdamm), das dazu dient das Wasser zu nutzen und eine Höhendifferenz von 120 m zu erreichen, um den Einsatz von Turbinen zu ermöglichen. Der obere Teil des Hauptdamms besteht aus den Einlaufbauwerken [8].

Das Stauvolumen von 29 Mrd. m3 wirkt mit einem enormen hydrostatischen Druck auf den Hauptdamm des Itaipú. Aufgrund des hohen Druckes wurde der Damm, der größtenteils aus Beton besteht, teilweise wabenförmig erstellt und weist an einigen Stellen eine Dicke von 250 m auf[9].

Um einen Dammbruch zu verhindern, wurde das Bauwerk mit rund 2400 Messinstrumenten, von Thermometern über Spannungsmesser bis zu Pendeln, die jede ungewöhnliche Bewegung der Anlage melden, ausgestattet[11].

3.2.2 Stausee

Das Aufstauen des Rio Paranás auf eine Höhe von 220 m über Normalnull wurde Ende 1982 bzw. Anfang 1983 durchgeführt. Somit entstand der Itaipú – Stausee, der nicht nur die 60 km lange Schlucht Paranás, sondern auch die bekannten Sete Quedas Wasserfälle auf dem Rio Paraná in der Nähe von Guaíra überflutete. Der Stausee erstreckt sich von Itaipú bis Guaíra über eine Länge von 170 km. In Anbetracht der Morphologie des Landes ist der Stausee mit einer maximalen Breite von 7 km jedoch relativ schmal.

Abb. 3.3 zeigt das Profil des ehemaligen Flussbetts sowie den ursprünglichen durchschnittlichen Wasserstand des Rio Paraná. Die sehr starke ursprüngliche Neigung des Gefälles des Rio Paranás ist deutlich zu erkennen. Der ausgesprochen tiefe Einschnitt im Rio Paraná ist in Abb. 3.4 abgebildet.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung3.3: Flussprofil des Rio Paraná im Itaipú - Gebiet[12]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung3.4: Geologisches Profil des Rio Paraná[12]

Bei mittlere Wasserpegel bedeckt das Wasser des Itaipú – Stausees eine Fläche von 1350 km2. Bei hohem Wasserstand steigt das überflutete Land auf 1460 km2 an, dabei sind etwa 835 km2 Brasiliens und ungefähr 625 km2 Paraguays mit Wasser überstaut.[12]

Die sozio – ökonomischen und ökologischen Konsequenzen des Itaipú – Stausees werden in Kapitel 5 näher erläutert.

3.2.3 Wasserkraftwerk

Das Wasserkraftwerk der Itaipú – Anlage besteht aus insgesamt 18 Francis – Turbinen, deren Nennleistung bis zum Jahre 2004 12.600 Megawatt betrug. Zwei weitere Turbinen wurden Anfang 2004 eingebaut, wodurch die Gesamtkapazität des Wasserkraftwerks auf 14.000 Megawatt stieg. Die Aufgabe der beiden zusätzlich installierten Turbinen besteht vor allem darin die Menge der erzeugten Energie konstant zu halten, sobald andere Turbinen aus betriebstechnischen Gründen ausfallen sollten[5].

Die Turbinen und Fallrohre sind dazu in der Lage eine Wassermenge von 62.000 m3/s aufzunehmen, um die Fließenergie des Wassers in elektrische Energie umzuwandeln. Eine Stadt mit 1,5 Mio. Einwohnern kann mit einer einzigen Turbine versorgt werden. Da die ausgewählten Turbinen zuverlässig und ausdauernd sein mussten, fiel die Wahl auf die Francis-Turbine (vgl. Abb. 3.5) [9].

Bei einem Durchfluss von etwa 10.500 m³/s beträgt das Regelarbeitsvermögen des Itaipú - Wasserkraftwerks rund 95 Twh. Die höchste Realerzeugung eines Wasserkraftwerks weltweit wurde 2008 am Itaipú mit 94,68 Twh gemessen.

Im Vergleich dazu lieferte der Kernreaktor mit der weltweit höchsten Jahresproduktion (Isar 2006) im Jahr 2006 12,4 Twh[5].

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung3.5: Francis - Turbinen des Itaipú – Wasserkraftwerks[10]

3.2.3.1 Energienutzung

Brasilien finanzierte vertragsmäßig das etwa 19 Mrd. Dollar teure Großprojekt Itaipú, dessen Folge eine Auslandsverschuldung von 16,6 Mrd. US-Dollar war. Da Brasilien bereits nach der Inbetriebnahme des Kraftwerks circa 20% seines Strombedarfs von Itaipú bezog, ist das Schwellenland von diesem Wasserwerk abhängig. Im Jahr 2007 ist der Stromverbrauch Brasiliens laut CIA Factbook 2009 (auf rund 404 Mrd. Kwh) erheblich gestiegen. Dadurch liegt der Anteil des aus dem Itaipú – Kraftwerk bezogenen Stromes bei etwa einem Sechstel.

Paraguay zahlt seine Schulden in Form von Export des nicht benötigten Stromes bei Brasilien ab. Insofern hat Paraguay vom Großprojekt Itaipú profitiert.

Während die Generatoren auf paraguayischer Seite Drehstrom mit einer Frequenz von 50 Hz erzeugen, arbeitet das brasilianische Netz mit 60 Hz. Um den Export des paraguayischen Stromes zu ermöglichen, wird dieser zunächst in Gleichstrom umgewandelt, woraufhin der Transport über eine Hochspannungs – Gleichstrom – Übertragung (HGÜ) nach São Paulo erfolgt. Dort wird dieser auf 60 Hz umgewandelt [5].

4 Natürliche Bedingungen in der Itaipú Region

Die Itaipú – Region ist in zwei Gebiete aufgeteilt. Zum einen in ein östliches im Süden des brasilianischen Hochlands zwischen dem Rio Piquiri und dem Rio Iguaçu im Bundesstaat Paranás. Zum anderen in eine westliche Region, die Teil des paraguayischen Amambay Plateaus im Departamentos Alto Paraná und Canendiyú sind.

Ein Großteil des Westens von Paraná, dem Teil der Itaipú – Region, der sich auf brasilianischem Territorium befindet, ist vom mesozoischen Plateau, ebenso bekannt als Guarapuava Plateau, bedeckt. Geologisch besteht die Region vorwiegend aus einer Ansammlung triassischer Trappgesteine, basischer Lava sowie verstreuter diabasischer Intrusionen. Dieses mesozoische Plateau neigt sich von etwa 1100 Meter über Normalnull am Guarapuava im Zentrum Paranás bis weniger als 200 Meter über Normalnull am Rande der pleistozänen Schlucht am Rio Paraná. Die zuletzt genannte Schlucht hat eine Tiefe von weniger als 50 Meter über Normalnull, wie in Abb. 3.3 und 3.4 abgebildet.

Die Neigung des Plateaus ist kontinuierlich und ohne jegliche tektonische Störungen, sodass sich die Geländeform zwischen Cascavel und Foz do Iguaçu nur schwach bewegt. Die Erosionsprodukte der Lavadecke sind dunkelrot bis rotbraun und bestehen aus tiefverwitterter „terra roxa“ Erde mit einer hohen natürlichen Fruchtbarkeit.

Dahingegen ist der Nordwesten des Itaipú Gebiets, nördlich des Rio Paraná, von Sandsteinen bedeckt, die nicht nur zu einer wesentlich geringeren natürlichen Bodenfruchtbarkeit führen, sondern auch sehr anfällig für Erosion sind.

Klimatisch gehört die Itaipú – Region zu den feuchten tropischen bzw. subtropischen Klimaregionen. Die klimatischen Bedingungen sind durch die Position der Region in unmittelbarer Übergangszone gekennzeichnet. Diese Übergangszone befindet sich zwischen dem feuchten tropischen Gebiet Nordparanás, das durch seine trockene Winter charakterisiert werden kann und einem Klima, das durch heiße Sommer und kalte Temperaturen im Winter mit gelegentlichem nächtlichen Frost beschrieben werden kann. Die jährliche Durchschnittstemperatur am Rio Paraná beträgt 21,3°C. Die Temperatur zwischen dem wärmsten und dem kältesten Monat des Jahres variiert um 10 bis 11°C. Die höchste mittlere Temperatur, aufgezeichnet im Januar und Februar, beläuft sich auf 26°C in Guaíra und Foz do Iguaçu und 22°C in Cascavel, wo die Höhe 750 m beträgt. Die niedrigste monatliche Temperatur wurde im Juni/Juli mit 15 bis 16°C am Rio Paraná und 13,5°C in den höher gelegenen Regionen gemessen. Während das absolute Maximum nahezu 40°C erreicht, führen kalte Luftströme zwischen Juni und August zu nächtlichem Frost.

Die Niederschlagssituation der Itaipú – Region ist das ganze Jahr über feucht. Jährlich erreicht der Niederschlag Zahlen zwischen 1650 und 1800 mm mit maximalen Werten von Dezember bis März und maximalem monatlichen Durchschnittsniederschlag von rund 230 mm.

Angesichts der Tatsache, dass das Klima das ganze Jahr über humid ist, ist die Wasserbilanz in der Itaipú – Region konstant und somit herrscht kein Mangel an Bodenfeuchte. Die durchschnittliche relative Luftfeuchte dieses Gebietes liegt bei 80%.

natürliche Vegetation

Die immergrün subtropischen Regenwälder, die noch Anfang der 50er Jahre den Bundesstaat Paranás kennzeichneten, wurden aufgrund der großen landwirtschaftlichen Kolonisation in der zweiten Hälfte der 50er Jahre großflächig gerodet.

Teile des Amambay Plateaus im Osten Paraguays, die bis 1976 bis zu 87% mit Wald bedeckt waren, wurden bis auf 20% gerodet.

[...]

Ende der Leseprobe aus 21 Seiten

Details

Titel
Der Itaipú Damm. Ökologische und sozio-ökonomische Auswirkungen des größten Wasserkraftwerks der Welt
Hochschule
Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover
Note
1,3
Autor
Jahr
2012
Seiten
21
Katalognummer
V425598
ISBN (eBook)
9783668704190
ISBN (Buch)
9783668704206
Dateigröße
2396 KB
Sprache
Deutsch
Schlagworte
Itaipu Damm, Rio Paraná, Wasserkraft, Konsequenzen Staudamm, Brasilien, Paraguay
Arbeit zitieren
Olga Glöckner (Autor), 2012, Der Itaipú Damm. Ökologische und sozio-ökonomische Auswirkungen des größten Wasserkraftwerks der Welt, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/425598

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