Wasserkraft Flashcards
- Einleitung
Was ist der Unterschied zwischen Kolben-und Strömungsmaschine?
Kolbenmaschine
- Verdrängerprinzip:
-> Fluiddruck wirkt direkt auf die Kolbenfläche
-> Dadurch wird ein Drehmoment an der Welle erzeugt
Strömungsmaschine
- Strömungsprinzip
-> Fluiddruck wird durch die Zwischenumsetzung im Leitrad (Düse) zuerst in Geschwindigkeit umgeformt.
-> Dadurch Entstehung eines Drehmoments an der Welle über das Laufrad
- Vergleich Wind- und Wasserkraftwerk
Windkraft
- starke Schwankungen, Wind kann sich von Minute zu Minute ändern
- Speicherung ist schwierig, z.B Druckluftspeicherung in Kavernen?
- primäre Bebauung auf dem Meer (Offshore)
- Küste + Land (Onshore)
Wasserkraft
- Schwankungen sind nicht so stark azsgeprägt + es handelt sich eher um Stunden bis Monate (Jahreszeiten)
-> Grundlastversorgung
- Speicherung ist möglich mit Pumpspeicherwerken
- Alpine Regionen (Berge)
- Flüsse (Flachland)
Wasserkraftwerke
Grundlagen
- Wasserturbinen werden in Wasserkraftwerken eingesetzt:
-> Laufwasserkraftwerke/ Flusskraftwerke
-> Speicherkraftwerke/ Pumpspeicherwerke
Laufwasserkraftwerke/ Flusskraftwerke
- Flachland -> Flüsse
- Wasserrahmenrichtlinie muss beachtet werden
-Dauerläufer, kontinuierliche Stromerzeugung -> Grundlast/ Grundversorgung - Höhenunterschied zwischen Ober- und Unterwasser (h<50m)
- Leistung durch Durchfluss (Volumenstrom)
3.peicherkraftwerke
- Speichersee -> natürlicher Zulauf
- Höhenunterschied -> Berge
- schnell im Betrieb/ schnelles abschalten
-> kann zur Deckung des schwankenden
Strombedarf verwendet werden
-> Wasserkraftwerk mit Speicherfunktion - Leistung durch Höhe
Pumpspeicherwerke
- Speichersee -> ohne natürlichem Zufluss
- Höhenunterschied -< Berge
- Wasserkraft mit Speicherfunktion
-> kann zeitnah strom liefern + speichern
=> regulierende Fkt.
-> Stromüberschuss -> Wasser wird ins
Oberbecken gepumpt (Pumpe) - Strommangel
-> Wasser wird ins Unterbecken abgelassen
(Turbine) - Leistung durch Höhe
- Umweltaspekte der Wasserkraftnutzung
Vor und Nachteile
+ nicht fossile Energieerzeugung
+ hoher Wirkungsgrad
+ Energiespeicher
+ Hochwasserkontrolle
- Umsiedlung von Menschen
- Zerstörung der Lebensräume von Tieren + Pflanzen
- Gefahr: Wasserdammbruch für Mensch + Umwelt
- Sauerstoffgehalt sinkt
- Wasserturbinen
Grundlagen und Wirkungsweise
wirkungsweise
- Gleichdruckturbine -> Peltonturbine
- Überdruckturbine -> Kaplanturbine
-> Franciturbine
Achse
- horizontal
- vertikal
Regelung
- düsengeregelt
- leitradgeregelt
- Wasserturbinen
Funktionsweise
- wasserstrahl mit hoher Geschwindigkeit
Strahl in der Schaufel geteilt + um 180 ° umgelenkt (reibeungsfrei) - Turbinenwelle ist mit der Generatorwelle gekoppelt + muss das Drehmoment M aufnehmen können
- Turbinenwell muss mit Verbraucher gekoppelt sein
- Turbinen + Pumpen
Strömungskraftmaschine
Strömungskraftmaschine (Turbine)
- Druckdifferenz wird in folge Querschnittsverengung in den Leitschafeln (Le) oder Düse in kinetische Energie gewandelt
- Im Laufrad (La) wird durch die Richtungsänderung ein Impuls erzeugt und führt zu einem Drehmoment an der Welle
Welche Turbinen gibt es noch?
- Francisturbine
- Peltonturbine
Turbinen + Pumpen
Strömungskraftmaschine
- Fluid strömt vom niedrigen Energieniveau (Saugstutzen) -> zum hohen Energieniveau (Druckstutzen)
- Drehmoment an der Well wird in Schaufeln geleitet
- Kavität?
Was ist Kavitation? Bsp
- > Rasche Bildung + Auflösung von Dampfblasen in Flüssigkeiten
Bsp
-> Schiffschraube (angeströmte Seite höherer Druck, hinter der Schaufel sinkt der Druck -> Dampfblasen entstehen)
-> Rohrverengungen (Venturirohr, Dampfblasen entstehen beim kleinsten Querschnitt)
Blasenkollaps
Erklärung
- erfolgt nach überschreiten des max. Blasenvolumens in Gebieten höheren Absolutdrucks
-> in Form einer Implosion
-> bei Implosion entstehen sehr hohe Drücke 20.000bar
Kugelsymmetrischer Kollaps
- Blasendurchmesser «_space;Abstand zur Wand
- mehrmaliges Nachschwingen
Asymmetrischer Kollaps
In Wandnähe
- dabei kann Mikrojet auftreten, der die Wand einer sehr hohen Druckspitze belastet
Was sind die Auswirkungen der Kavität?
- Wirkungsgrad bricht an
- Material rerstörung
-> Korrosion
-> Blasen in Wandnähe
-> Ermüdung des Materials
-> Gewichtsverlust - Geräuschentwicklung
-> Kavitätich erzeugt Geräusch
