Wasserkraftwerk Glonnthal GbR
Ein Beispiel für regenerative Stromerzeugung aus Wasser
Geschichte
Das Kraftwerk am Glonner Ortsausgang Richtung Haslach speist seit den 50er Jahren Strom in das Netz des Bayernwerks ein. Seit der Umrüstung und dem Ausbau im November 1989 ist es eine der größten Anlagen, die an der Glonn betrieben werden.
Technik
Die hier eingesetzte Francis-Turbine arbeitet mit einem Asynchrongenerator zusammen. Dieser wiederum braucht das öffentliche elektrische Netz, um das für die Stromerzeugung notwendige Magnetfeld im Generator aufzubauen.
Ertrag
Mit einer Nennleistung von 27 kW liefert das Kraftwerk zwischen 75 und 90 MWh Strom pro Jahr. Bis zu 28 Haushalte können damit versorgt werden.
Wasserkraftwerke erzeugen kontinuierlich regenerativen Strom. Seit Jahrhunderten ist die Wasserkraft von großem Nutzen für Handwerk und Gewerbe.
Weitere Informationen
Wasser – eine natürliche Energiequelle (Teil 9)
Asynchrongenerator
Der Asynchronmotor ist der am meisten verwendete Industriemotor und kann problemlos auch als Generator eingesetzt werden. Asynchronmotoren sind sehr robust und können direkt ans Drehstromnetz angeschlossen werden. Man benötigt keine zusätzliche Einrichtung für die Erregung und Synchronisation. Da die Asynchronmotoren normiert sind, werden sie auf der ganzen Welt in großen Stückzahlen hergestellt und sind darum sehr günstig. Die Asynchronmaschine besteht im Wesentlichen aus dem Stator mit einer Drehstromwicklung und einem Rotor, dem sogenannten Kurzschlussläufer.
Die Asynchronmaschine hat ihren Namen von der Tatsache, dass der Läufer oder Rotor sich nicht genau mit der Netzfrequenz dreht. Er liefert dann ein Drehmoment, wenn seine Drehzahl von der synchronen Drehzahl abweicht. Die Abweichung wird als Schlupf bezeichnet. Die Abbildung zeigt ein Schnittmodell einer Drehstrommaschine (Asynchronmaschine).
Wenn die Läuferdrehzahl unter der synchronen Drehzahl liegt, arbeitet die Asynchronmaschine als Motor und gibt Drehmoment ab. Wenn die Drehzahl darüber liegt, ist sie ein Generator und gibt elektrische Leistung ab. Fazit: Nur wenn die Ankerdrehzahl größer als die Drehung des Drehfeldes ist, d.h. wenn der Schlupf negativ ist, wird Energie in das Netz eingespeist.
Die Drehzahl ist abhängig von der Anzahl der Pole im Stator. Bei einer einpoligen Maschine beträgt die Drehzahl bei 50 Hertz 3.000 Umdrehungen pro Minute, bei einer zweipoligen Maschine 1.500 Umdrehungen pro Minute bzw. jeweils ganze Teile davon.
Rechts: 20-poliges Schenkellaufrad
Von der Wechselspannung zur Gleichspannung
Gleichspannung erzeugt einen zeitlich gleichbleibenden Stromfluss bei gleicher Polarität im Stromkreis. Dies ist bei Batterien und Netzgeräten der Fall. Doch Gleichspannung lässt sich nicht ohne weiteres von einer Spannung auf die nächst höhere transformieren.
Wechselspannungen können dagegen mit Hilfe von Transformatoren erhöht oder verringert werden. Wechselspannung ändert die Polarität 50 mal in der Sekunde (50 Hz). In einem 3-Phasen Drehstromnetz sind die Phasenspannungen um jeweils 120 Grad (~ 6,66 ms) gegeneinander verschoben.
Ein Gleichstromgenerator liefert Gleichstrom bzw. eine Gleichspannung. Mit Hilfe eines Kollektors und Kohlenbürsten wird der Wechselstrom, der durch die Rotorwicklung erzeugt wird, mechanisch gleichgerichtet. Gleichstromgeneratoren sind wartungsintensiver, da die Kohlenbürsten auf dem Kollektor schleifen und so beide Bauteilgruppen verschleißen.
Gleichstromgeneratoren werden häufig zum Laden von Batterien im Inselbetrieb eingesetzt.