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Wasserkraft-Turbine - Wissenwertes zu den Modellen

Wer aus Wasserkraft Nutzen ziehen will, muss eine Turbine dafür einsetzen. Die wenigsten haben eine Vorstellung davon, was das genau ist. Auch ist es vielen nicht bekannt, wie unterschiedlich diese sein können.

Turbine aus einem Wasserkraftwerk
Turbine aus einem Wasserkraftwerk © Paul-Georg_Meister / Pixelio

Nutzen von Wasserkraft

Die Nutzung der Wasserkraft ist bedeutend älter als die Erzeugung von elektrischem Strom. Betrachten Sie sich zunächst das Wasser und die darin enthaltene Energie:

  • Wasser kann aus großer Höhe herabstürzen, also auf einer kurzen Wegstrecke viel potenzielle Energie in kinetische Energie umwandeln. Eine kleine Menge Wasser enthält in diesem Fall viel Energie. In der Natur können Sie das an einem Wasserfall beobachten. Diese Art von Energie wird zum Beispiel in Pumpspeicherkraftwerken genutzt.
  • Bei Stauseen hat das herausströmende Wasser auch eine große Energie, diese entsteht nicht nur durch das Gefälle, sondern auch durch den Wasserdruck.
  • Ganz andere Anforderungen an die Turbine werden in Gezeitenkraftwerken oder in nicht gestauten Flüssen gestellt. In dem Fall ist eine große Wassermenge vorhanden, aber je Liter Wasser ist weniger Energie vorhanden. Es muss also viel mehr Wasser über das Wasserrad geleitet werden als bei den zuvor genannten Arten.

Unterschiede zwischen den Turbinentypen

Schon früh wurden Turbinen eingesetzt, um die Wasserkraft zu nutzen. Die innere Energie des strömenden Wassers nutzte man zum Beispiel in Hammermühlen oder zum Schleifen von Edelsteinen, indem das Wasser über einer Schaufelräder floss.

  • Die einfachste Turbine ist eine Durchströmturbine, die einem herkömmlichen Wasserrad am ähnlichsten ist. Das Wasser strömt in der vollen Breite auf die Schaufeln und fließt auf der anderen Seite heraus. Der Wirkungsgrad liegt bei etwas 75 %, aber es können schon Fallhöhen ab 2 m genutzt werden.
  • Bei einer Peltonturbine (Freistrahl) wird das Wasser unten auf die becherförmigen Schaufeln geleitet. Das Wasser fließt in Drehrichtung des Wasserrades durch ein sich zum Rad hin verjüngendes Rohr und wird über eine Düse auf das Rad gespritzt. So trifft wenig Wasser mit hohem Druck auf das Laufrad. Die Art der Stromerzeugung finden Sie in Speicherkraftwerken. Die Fallhöhe des Wassers beträgt, für eine sinnvolle Nutzung dieser Räder, zwischen 300 m und 1800 m. Hier wird bei der Energieerzeugung wenig Wasser benötigt. Die spezielle Bauart sorgt dafür, dass 85 % bis 90 % der Energie umgewandelt werden.
  • Die Francisturbine ist anders aufgebaut. Das Wasser läuft waagerecht auf das Laufrad zu und senkrecht daraus heraus. Diese Bauart ist dazu geeignet, Energie aus Wasser zu gewinnen, das ein Gefälle von 25 m bis 500 m hat. Bei dieser Bauart wird auch der Wasserdruck ausgenutzt. Auch diese Modelle haben einen Wirkungsgrad von 85 bis 90 %.
  • Wenn das Gefälle noch niedriger ist, muss eine Kaplanturbine verwendet werden. Das Wasser fließt dabei senkrecht von oben nach unten und treibt ein Laufrad an, das wie eine Schiffsschraube geformt ist. Bei dieser Bauart muss eine große Wassermenge über das Laufrad fließen. Der Wirkungsgrad ist etwas geringer, dafür können Sie auch bei einem Gefälle von 5 bis 20 m Energie aus der Wasserkraft gewinnen.
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