Technologie

Optimierte Wasserturbine – höherer Wirkungsgrad, geringere Kosten

Der österreichische Wasserkraftexperte Josef Erlach hat die gängigen Pelton-Turbinen für Wasserkraftwerke weiter optimiert. Pelton-Turbinen sind für große Fallhöhen und vergleichsweise moderate Wassermengen ausgelegt und erreichen durch ein stetig verbessertes Schaufeldesign mittlerweile Wirkungsgrade von 92%. Dabei lassen sich die höchsten Ausbeuten erreichen, wenn die Achse mit dem Turbinenrad vertikal ausgerichtet ist und seitlich von sechs Düsen bestrahlt wird, da bei einem waagrecht liegenden Turbinenrad die Störeffekte durch zurückspritzendes Wasser deutlich geringer ausfallen. Allerdings erfordert die seitliche Wasserzuführung eine komplexe und dadurch teure Verteilapparatur. Hinzu kommt noch ein beträchtlicher Aufwand zum Stabilisieren des oberen, quasi in der Luft hängenden Achslagers.

Um diese Probleme zu umgehen hat Erlach eine horizontal gelagerte Pelton-Turbine entwickelt. Kernstück ist ein auf der Achse sitzender, konzentrischer Verteilring, der nicht nur die unter hohem Druck aus den Düsen strömenden Wasserstrahlen auf die Schaufeln verteilt, sondern zudem auch das gebrauchte Austrittswasser aus den Laufradbechern so ableitet, dass das Turbinenrad vor dem Spritzwassser geschützt ist. Die Vorzüge dieser Konstruktion summieren sich auf rund 20% geringere Herstellungskosten sowie einen um weitere 0,5 bis 1,5% gesteigerten Wirkungsgrad. Ein Prototyp am Institut für Fluidmechanik und Hydromaschinen an der Hochschule Luzern hat die Vorzüge bereits bestätigt.

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