Turbinen im technischen Überblick

Je nach Einsatzgebiet, und dementsprechend der Durchflussmenge und der Fallhöhe, kommen verschiedene Turbinen zum Einsatz.

Zusammenfassende Darstellung von Turbinen bezogen auf die Fallhöhe und den Durchfluss

Kaplan-Turbine

Kaplan-Turbine wird vor allem in Laufwasserkraftwerken bei großen Durchflussmengen sowie geringen Fallhöhen (und somit wenigem Druck) eingesetzt. Sie ist mit einem Laufrad ausgestattet, das wie ein Schiffspropeller aussieht. Die Flügel des Wasserrades lassen sich verstellen. Das Wasser fließt auf die Räder der Turbinen, um den Generator anzutreiben. Das Leitwerk lenkt das einströmende Wasser so, dass es in einem optimalen Winkel auf die Schaufeln des Laufrads trifft. Dadurch kann auf Schwankungen in der Wasserzufuhr optimal reagiert werden. In unserem Wasserkraftwerk „Zompitta“ ca. 10 km nördlich von Udine in Friaul-Julisch-Venetien am Fluss Torre kommt diese Turbine zum Einsatz.

Kaplan-Turbine

Very Low Head Turbine

Very Low Head Turbine, auch als VLH-Turbine bezeichnet, charakterisiert sich durch große Laufraddurchmesser mit geringen Durchflüssen und kleinen Drehzahlen (40 – 50 Umdrehungen pro Minute). Sie wird bei Laufwasserkraftwerken mit geringen Fallhöhen eingesetzt. Die Turbine ist mit einem Kaplan-Laufrad mit 8 drehbaren Laufradschaufeln ausgestattet. Dem Laufrad ist ein Leitapparat mit 18 festen Leitschaufeln vorangestellt und ein direkt gekuppelter und drehzahlvariabler Generator nachgeordnet. Der Einlaufrechen ist mit einem Rechenreiniger in den Leitapparat integriert. Durch den Einsatz einer Hydraulik, kann die Turbine vollständig aus dem Wasser zur Wartung oder zum Schutz vor Schwemmgut geschwenkt werden. Die geringe Drehzahl und die großen Abmessungen der Turbine führen dazu, dass sie als sehr fischfreundlich eingestuft wird. Diese Turbinenart wird in unserem Kraftwerk „Ospedaletto“  in der Gemeinde Gemona del Friuli am Fluss Tagliamento eigesetzt.

Very Low Head Turbine

Wasserkraftschnecke

Wasserkraftschnecke, auch als die Schneckenturbine bekannt, ist eine Schraube mit mehreren Windungen. Angetrieben vom abfließenden Wasser dreht sie sich langsam (etwa 15 bis 30 Rotationen pro Minute) um ihre eigene Achse. Diese Drehbewegung wird in elektrische Energie umgewandelt. Sie wird in Laufwasserkraftwerken bei kleinen Durchflussmengen sowie geringen Fallhöhen eingesetzt. Dadurch, dass in den großen Kammern zwischen den Windungen „Wasserpolster“ entstehen, können Fische gefahrlos durch die Turbine flussabwärts wandern. Auch Steine und Holzstücke können problemlos die Schraube passieren.  Das macht diese Turbine relativ wartungsarm. Unsere Wasserkraftanlagen „Fornovo“ in der Region Emilia-Romagna am Fluss Taro und „Cividale“ ca. 15 Kilometer nord-östlich der Stadt Udine am Fluss Natisone sind mit Turbinen dieser Art ausgestattet.

Wasserkraftschnecke

Francis-Turbine

Francis-Turbine wird bei mittlerer bis großer Wassermenge und mittlerer Fallhöhe (20 m - 700 m) eingebaut und erreicht einen Wirkungsgrad von bis zu 90 %. Die Turbine wird mit einem Laufrad ausgestattet, zu dem das Wasser durch das Spiralgehäuse (die spiralförmige Zuleitung) über das feststehende Leitrad und die beweglichen Leitschaufeln geleitet wird. Die beweglichen Leitschaufeln ermöglichen die Regelung der Wassermenge. In Pumpspeicherkraftwerken kann diese Turbine auch als Pumpe eingesetzt werden.

Francis Turbine

Pelton-Turbine

Der Betrieb einer Pelton-Turbine ist bei großen Fallhöhen (von 50 bis 1.500 m) und kleineren Wassermengen besonders wirtschaftlich. Das Laufrad der Turbine ist mit den becherförmigen Schaufeln ausgestattet. Das Wasser wird durch Düsen unter hohem Druck auf die Schaufeln des Laufrades geleitet. Durch die Verstellung der Düsennadel kann die Wassermenge reguliert werden. Die Pelton-Turbine wird besonders in Speicherkraftwerken eingesetzt.

Peltonturbine

Durchströmturbine

Durchströmturbine, auch Ossberger genannt, kommt bei einem Fallhöhenbereich von 2 bis 200 m und bei mittleren und schwankenden Durchflussmengen zum Einsatz. Sie ist mit einem walzenförmigen Laufrad mit radial angeordneten teilzylindrischen Schaufeln ausgestattet. Das Leitapparat steuert das Triebwasser so, dass es das Laufrad zuerst von außen nach innen durchströmt. Nach dem Durchqueren des Laufradinneren tritt das Wasser gegenüberliegend wieder aus. Durch diesen Ablauf reinigt sich das Laufrad automatisch selbst.

Ossberger