Kothmühle
Ein Beispiel für regenerative Stromerzeugung aus Wasser
Geschichte
Die Kothmühle wurde erstmals um 1417 erwähnt. Der Begriff Koth kommt von Kate oder Kotten und bedeutet „kleines, nichtselbstständiges Anwesen“. Ursprünglich diente sie als Getreidemühle. 1920 wurde ein Sägewerk hinzu gebaut.
Technik
Wasserräder sind behäbige Langsamläufer. Ihre Leistung lässt sich nicht beliebig erhöhen. Das Funktionsprinzip der Francis-Turbine geht auf eine Konstruktion von Benoit Fourneyron aus dem Jahre 1824 zurück, die u.a. durch Anton Henschel, James Thomsen und schließlich durch den Namensgeber James B. Francis mehrfach verbessert wurde. Trotz kleinerer Bauweise im Vergleich zum Wasserrad sind Wirkungsgrad und Leistung der Turbine deutlich größer.
Ertrag
Bei einem Wassergefälle von ca. 2,5 m liefert die Francis-Turbine mit einer Nennleistung von 5,5 kW etwa 30.000 kWh elektrische Energie pro Jahr. Damit versorgt die Kothmühle etwa 9 Haushalte mit regenerativ erzeugtem Strom.
Die intelligente Nutzung natürlich vorhandener Ressourcen sorgt seit vielen Jahrhunderten für Arbeit und regionale Wertschöpfung.
Weitere Informationen
Wasser – eine natürliche Energiequelle (Teil 4)
Vom Wasserrad zur Hochleistungsturbine
Seit alters her sind Wasserräder die gebräuchlichsten Maschinen zur Nutzung der Wasserkraft. Sie trieben Bewässerungsanlagen und Getreidemühlen, aber auch Sägewerke, Schleifmühlen oder Schmiede- und Hammerwerke an. Über viele Jahrhunderte funktionierten Wassermühlen, insbesondere als klassische Mahlmühle, nach dem gleichen Prinzip: Ein senkrecht stehendes Wasserrad treibt über eine Zahnradübersetzung die Drehmühle an. Anfang des 16 . Jahrhunderts wurde die Weißmehlherstellung populär. Zum Sieben des Mehles wurden Beutelwerke eingesetzt, die durch den auf dem Mühleisen befindlichen Dreischlag gerüttelt und geschüttelt wurden. Die Schläge machten einen ziemlichen Lärm, der in dem Volkslied als Klappern besungen wird und häufig sogar den „rauschenden Bach“ übertönte.
Ursprünglich waren unterschlächtige Wasserräder im Einsatz. Die Wasserschaufeln tauchen ins Bachbett ein, das Wasser fließt unten heran. Mitte des 14. Jahrhunderts kamen auch oberschlächtige Wasserräder auf, die für kleine Wasserläufe oder Teichausläufe mit hohem Gefälle geeignet sind. Das Wasser läuft über ein Gerinne oben auf das Mühlrad und bewegt es vorwärts. Wasserräder sind sogenannte Langsamläufer. Ihre Leistung wächst mit dem Durchmesser. Raddurchmesser von mehr als 10 Metern sind keine Seltenheit, jedoch ist der Wirkungsgrad bis zu 25% relativ gering. Naturbedingte Änderungen der Fließgeschwindigkeit können Wasserräder durch ihre große Schwungmasse beinahezu gleichbleibendem Wirkungsgrad ungeregelt ausgleichen.
Mit der Elektrifizierung unseres Landkreises um 1900 wurden viele Mühlen auf Turbinentechnik umgerüstet.
Die Francis-Turbine
In den Glonner Mühlen, die auf Turbinentechnik umgerüstet wurden, setzte sich ausnahmslos die Francis-Turbine durch. Die Francis-Turbine wurde 1849 von dem amerikanischen Ingenieur James Francis entwickelt. Er baute eine erste Propellermaschine aus Holz. Die Bauform erreichte eine deutliche Steigerung von Leistung und Geschwindigkeit gegenüber den Wasserrädern. Auch heute noch wird die Francis-Turbine am häufigsten verwendet.
Das Wasser wird über Leitschaufeln gezielt auf das bewegliche Laufrad im Inneren gelenkt. Dieses wird vom Druck des Wassers in Drehbewegung versetzt. Das Wasser fließt in die Mitte der Turbine und wird von dort über ein Rohr abgeleitet. Da die Leitschaufeln verstellbar sind, kann die Turbine an Fallhöhe und Strömungsschwankungen angepasst werden. Die Drehzahl und somit die Leistung der Turbine ist steuerbar. Dadurch ist die Turbine für einen weiten Einsatzbereich geeignet. Der Wirkungsgrad beträgt ca. 90 %. Typische Einsatzbereiche sind Fallhöhen von 2 bis 500 Metern und Drehzahlen von 25 bis 130 Umdrehungen pro Minute. Aufgrund der relativ niedrigen Drehzahlen müssen elektrische Generatoren über ein Getriebe oder eine Transmission angeschlossen werden. Typische Generatordrehzahlen liegen bei 1.500 und 3.000 pro Minute.
