Technik

Wasserkraft Technik

Kleinwasserkraftwerke und Großwasserkraftwerke sind vom Prinzip ähnlich aufgebaut. Entscheidend für die Energiemenge ist letztlich die Menge fließendes Wasser, die die Turbinen antreibt.

Ein Wasserkraftwerk benötigt eine Staumauer (zur Wasserspeicherung) oder Wehranlage (dient zur Anhebung des Wasserspiegels), das Einlaufbauwerk (samt Einlaufschwelle, Rechen, Entsandung und Verschluss), das Triebwasserwerk (führt das Wasser zur Turbine) und das Krafthaus (mit Feinrechen, Einlaufverschlüssen, Turbine, Generator, Mess- und Steuergeräte, Transformator). Je nach der Wasserführung unterscheidet man Lauf- und Staukraftwerke. Weiters gibt es Pumpspeicherwerke zur Spitzenstromabdeckung. Aus den Faktoren Fallhöhe und Durchflussmenge ergibt sich das Potenzial zur Energiegewinnung.

Die Anlagen werden nach Gefälle unterschieden:

Hochdruckanlagen nutzen ein Gefälle von über 50 m
Mitteldruckanlagen nutzen ein Gefälle von 15 bis 50 m
Niederdruckanlagen nutzen ein Gefälle unter 15 m und sind als klassische Laufwasserkraftwerke weit verbreitet.

Wichtige Kennzahlen für die Kalkulation von Kleinwasserkraftwerken sind die Abflussdauerlinie und die Fallhöhendauerlinie. Damit kann die Jahresarbeit ermittelt werden. Bei der Planung von Kleinwasserkraftwerken ist weiters zu berücksichtigten, dass der Eingriff in den Wasserhaushalt eines Gewässers ökologisch verträglich gestaltet wird. Gewisse Restwassermengen, Fischsteige, etc. müssen also berücksichtigt werden (EU-Wasserrahmenrichtlinie).

Die Ausbauleistung hängt weiters von den Wirkungsgraden der Bauteile ab. Bei den Turbinen unterscheidet man vor allem zwischen Überdruckturbinen (Kaplan und Francisturbinen, die vor allem über das Laufrad angetrieben werden) und Freistrahlturbinen (etwa Peltonturbinen, die den Wasserdruck beim Düsenaustritt in kinetische Energie umwandeln).

Weiters gibt es die Staudruckmaschine, eine Erfindung des Wiener Forschers Adolf Brinnich, die versucht, die Vorteile von Wasserrad und Turbine zu vereinen und auch bei sehr geringen Fallhöhen und schwankenden Wasserstand gute Ergebnisse erzielt. Da sie direkt im Mutterbett installiert werden kann, ist kein eigener Betriebsgraben notwendig. Der Geschiebetransport bleibt somit bestehen und Fische können zumindest das Hindernis talwärts überwinden. Zugleich ist die Staudruckmaschine im Vergleich zu Niederdruckturbinen sehr kostengünstig. In Pfaffstätten in Niederösterreich läuft eine der ersten Pilotanlagen.