Wasserkraft - Turbinen Flashcards
Einteilung Wasserkraftanlagen
Niederdruckanlagen
- hf < 15 m
- Wehre
- Laufwasserkraftwerk
- Kaplan- / Propeller- / Francis - Rohr - Turbine u.v.m.
Einteilung Wasserkraftanlagen
Mitteldruckanlagen
- hf = 15 m - 50 m
- Talsperren
- Ausleitungskraftwerk
- Francis- / Kaplan- / Propeller - Turbine
Einteilung Wasserkraftanlagen
Hochdruckanlagen
- hf > 50 m
- Talsperren
- Ausleitungskraftwerk, Kraftwerk mit Druckstollen
- Francis- / Pelton - Turbine
Einteilung Wasserkraftanlagen
Liste
- Pico Wasserkraftanlagen: < 5 kW
- Micro Wasserkraftanlagen: 5 kW – 100 kW
- Mini Wasserkraftanlagen: < 1 MW
- Small Wasserkraftanlagen: 1 MW – 10 MW
- Medium Wasserkraftanlagen: 10 MW – 100 MW
- Große Wasserkraftanlagen: > 100 MW
Turbinentypen - Fallhöhenbereich
Kaplan - Turbine
Fallhöhenbereich • 2 bis 80m Spez. Drehzahl • 100-350 1/min Schaufelzahl • 4 bis 12
Turbinentypen - Fallhöhenbereich
Francis - Turbine
Fallhöhenbereich • bis 600m Spez. Drehzahl • 20 bis 140 1/min Schaufelzahl • 12 bis 18
Turbinentypen - Fallhöhenbereich
Pelton - Turbine
Fallhöhenbereich • bis 2000m Spez. Drehzahl • 1 bis 20 1/min Schaufelzahl • 15 bis 40
Turbinentyp – Einteilung nach Fallhöhe
Skizze
Bei großen Fallhöhen (>100m) und kleinen Durchflussmengen kommen
überwiegend Pelton-Turbinen zum Einsatz (Hochdruckanlagen). Für
Fallhöhen < 100m sind Francisturbinen besser geeignet
(Mitteldruckanlagen), da sie die größeren Abflussmengen besser
verarbeiten können. Bei kleinen Fallhöhen < 15m werden überwiegend
Kaplanturbinen eingesetzt (Niederdruckanlagen).
Turbinentyp – Einteilung nach Leistung
Pico
Leistung
• 0 kW - 5kW
Anzahl der versorgten Haushalte [-]
• 0 - 5
Turbinentyp – Einteilung nach Leistung
Micro
Leistung
• 5 kW - 100 kW
Anzahl der versorgten Haushalte [-]
• 5 - 100
Turbinentyp – Einteilung nach Leistung
Mini
Leistung
• 100 kW - 1 MW
Anzahl der versorgten Haushalte [-]
• 100 - 1000
Turbinentyp – Einteilung nach Leistung
Small
Leistung
• 1 MW - 10 MW
Anzahl der versorgten Haushalte [-]
• 1000 - 10000
Turbinentyp – Einteilung nach Leistung
Medium
Leistung
• 10 MW - 100 MW
Anzahl der versorgten Haushalte [-]
• 10000 - 100000
Turbinentyp – Einteilung nach Leistung
Large
Leistung
• 100 MW+
Anzahl der versorgten Haushalte [-]
• 100000 +
Turbinentypen – Große Wasserkraft
Francisturbine
▪ Wirkweise: Umwandlung Impulsenergie des
Wassers in Bewegung
▪ Fallhöhe: bis 600 m
▪ Durchfluss: bis 10 m³/s
▪ Leistung: bis 750.000 kW
▪ Fischfreundlichkeit: Fischaufstiegsanlage erforderlich
Fischabstieg eingeschränkt
▪ Anmerkung: Überdruckturbine, Wirkungsgrad
sinkt bei Teilbeaufschlagung
Turbinentypen – Große Wasserkraft
Peltonturbine
▪ Wirkweise: Umwandlung Impulsenergie des
Wassers in Bewegung
▪ Fallhöhe: bis 2000 m
▪ Durchfluss: 0,02 m³/s bis 8 m³/s
▪ Leistung: bis 700.000 kW
▪ Fischfreundlichkeit: Fischaufstiegsanlage erforderlich
Fischabstieg über Turbine nicht möglich
▪ Anmerkung: Gleichdruckturbine, Verschleißanfälligkeit an
Schaufeln durch hohe Fließgeschwindigkeit
Turbinentypen – Große Wasserkraft
Diagonalturbine
▪ Wirkweise: Umwandlung Impulsenergie des
Wassers in Bewegung
▪ Fallhöhe: bis 80 m
▪ Durchfluss: 5 m³/s bis 300 m³/s
▪ Leistung: 2.000 kW bis 150.000 kW
▪ Fischfreundlichkeit: Fischaufstiegsanlage erforderlich
Fischabstieg eingeschränkt
▪ Anmerkung: Sehr flacher Verlauf des Wirkungsgrads;
Anpassung an Zuflussschwankungen, Überdruckturbine
Turbinentypen – Große Wasserkraft
Kaplanturbine
▪ Wirkweise: Umwandlung Impulsenergie des
Wassers in Bewegung
▪ Fallhöhe: bis 10 m
▪ Durchfluss: 3 m³/s bis 1000 m³/s
▪ Leistung: bis 75.000 kW
▪ Fischfreundlichkeit: Fischaufstiegsanlage erforderlich
Fischabstieg eingeschränkt
▪ Anmerkung: Sehr flacher Verlauf des Wirkungsgrads durch doppelte
Regulierbarkeit, Überdruckturbine
Turbinentypen – Kleinwasserkraft
Durchströmturbine
▪ Wirkweise: Umwandlung Lageenergie in Bewegung Laufrad wird quer durchströmt ▪ Fallhöhe: 2,5 m bis 200 m ▪ Durchfluss: 0,04 m³/s bis 13 m³/s ▪ Leistung: 15 kW bis 5000 kW ▪ Fischfreundlichkeit: Fischaufstiegsanlage erforderlich; Fischabstieg eingeschränkt ▪ Anmerkungen: Gleichdruckturbine, Selbstreinigung
Turbinentypen – Kleinwasserkraft
Hydrokinetische Turbine – Eingehäuste Turbine (Rotech Tidal Turbine)
▪ Wirkweise: Umwandlung Bewegungsenergie des
Wassers in Bewegung der Turbine
▪ Fließgeschwindigkeit: ab 3,1 m/s
▪ Durchfluss: nicht relevant
▪ Leistung: 2000 kW
▪ Fischfreundlichkeit: Fischdurchgängigkeit unproblematisch
▪ Anmerkungen: Niedrige Effizienz, hohe Installationskosten;
Einsatz in Gezeiten beeinflussten Gewässern möglich
Turbinentypen – Kleinwasserkraft
Hydrokinetische Turbine
▪ Wirkweise: Umwandlung Bewegungsenergie des
Wassers in Bewegung der Turbine
▪ Fließgeschwindigkeit: ab 0,5 m/s
▪ Durchfluss: nicht relevant
▪ Leistung: 10 W bis 1500 kW
▪ Fischfreundlichkeit: Fischdurchgängigkeit
unproblematisch
▪ Anmerkungen: Niedrige Effizienz, hohe Installationskosten; Einsatz in
Kanälen und bei sehr niedrigen Fallhöhen möglich
Turbinentypen – Kleinwasserkraft
Schachtkraftwerk
▪ Wirkweise: Umwandlung Impulsenergie des
Wassers in Bewegung
▪ Fallhöhe: 1,2 m bis 2,5 m
▪ Durchfluss: etwa 20 m³/s
▪ Leistung: 30 kW bis 1000 kW
▪ Fischfreundlichkeit: Fischaufstiegsanlage erforderlich;
Fischabstieg über Rechen und Bypass erforderlich
Turbinentypen – Kleinwasserkraft
Hydromatrix Turbine
▪ Wirkweise: Umwandlung Impulsenergie des
Wassers in Bewegung
▪ Fallhöhe: 2 m bis 20 m
▪ Durchfluss: 5 m³/s bis 12 m³/s
▪ Leistung: 250 kW bis 1000 kW
▪ Fischfreundlichkeit: Fischaufstiegsanlag erforderlich;
Fischabstieg eingeschränkt
▪ Anmerkung: Kann an bestehenden Querbauwerke
nachgerüstet werden