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Turbinentypen für Wasserkraftwerke

Ein Speichersee im Hochgebirge bietet ideale Voraussetzungen zur Energieerzeugung. Durch Stollen und mächtige Rohrleitung schießt das Wasser unter hohem Druck 1000 Meter tief zu Tal. Die Energie des Wassers, umgewandelt in kinetische Energie, trifft dort auf sogenannte Pelton-Turbinen. Der Wasserstrahl wird in den zweigeteilten Becher fast völlig abgebremst, d.h., die Bewegungsenergie des Wassers wird nahezu vollständig in Rotationsenergie der Turbine umgewandelt. Doch auch für kleinere Wasserkraftwerke mit geringen Fallhöhen gibt es spezielle Turbinentypen – um welche es sich dabei handelt, kann man in der interaktiven Animation herausfinden.

Turbinen starten

Moderne Turbinen werden sehr sorgfältig so konstruiert, dass sie möglichst alle Bewegungsenergie des Wassers auf die Turbine übertragen.

Funktionsweise der Animation

In der Interaktivität stehen vier verschiedene Turbinentypen zur Wahl, die es zu erkunden gilt: Durchström-, Francis-, Kaplan- und Pelton-Turbine. Mit einem Klick auf die gewünschte Schaltfläche ruft man eine anschauliche Animation und einen Infotext auf.

Detailansicht der interaktiven Animation: Pelton-Turbine im Querschnitt

Lester Pelston, ein amerikanischer Ingenieur, ließ sich 1880 die sogenannte Pelton-Turbine patentieren. Sie ist eine Weiterentwicklung des klassischen Wasserrades, das bei Mühlen seit Jahrhunderten zum Einsatz kam.

Weiterführende Informationen

Einige Jahrtausende lang waren Wasserräder sehr erfolgreich. Dann stieg der Energiebedarf der Menschheit an und die Grenzen der Wasserräder wurden deutlich: Um mehr Leistung zu liefern, benötigt man mehr oder schneller fließendes Wasser. Doch eine größere Wassermenge erforderte immer größere Räder. Und die Bewegungsenergie von schnell fließendem Wasser konnten die Wasserräder nur schlecht ausnutzen. Die Wasserräder wurden daher weiter entwickelt zu geschlossenen Turbinen.

Zum Beispiel die Pelton-Turbine: Das Wasser wird mit hoher Geschwindigkeit – einige Hundert km/h – in die Becher gespritzt. Es gleitet durch die Becher und gibt dabei seine Bewegungsenergie ab. Wie man in der Zeitlupe sieht, steht das Wasser, das die Becher wieder verlässt, beinahe still – es hat seine Bewegungsenergie fast vollständig auf die Turbine übertragen. Nur ein kleiner Rest Bewegungsenergie bleibt: Die Becher sind so geformt, dass das Wasser zur Seite abgeleitet wird – das verhindert, dass es den nachfolgenden Becher trifft und abbremst.

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