Ein Beispiel für regenerative Stromerzeugung aus Wasser

Geschichte

Um Glonn vor Hochwasser zu schützen, wurde im Jahr 1946 der Kupferbach reguliert und ein Entlastungskanal gegraben. Ein Wasserkraftwerk wurde errichtet, das seitdem das große Gefälle von 7,5 m nutzt.

Technik

Eine Besonderheit dieser Wasserkraftanlage ist der Synchrongenerator. Dieser Typus hat einen Rotor (Läufer), der entweder Permanentmagnete enthält oder über eine Erregereinrichtung gespeist wird. Damit kann er elektrische Energie auch erzeugen, wenn er vom öffentlichen Netz getrennt oder das Netz ausgefallen ist. Synchrongeneratoren können „schwarz anfahren“.

Ertrag

Die Francis-Turbine treibt einen Generator mit einer Nennleistung von 53 kW an. Er speist durchschnittlich 166.000 kWh in das  öffentliche Netz und deckt damit den Bedarf von ca. 50 Haushalten.

Wasserkraftanlagen liefern einen wichtigen und kostengünstigenBeitrag zur Versorgungssicherheit und Stabilität der örtlichen Stromversorgung.

Weitere Informationen

Ausführliche Erklärungen zur Drehstrom-Synchronmaschine auf Wikipedia

Wasser – eine natürliche Energiequelle (Teil 6)

Wasser und Strom

Strom ist aus unserem Alltag nicht wegzudenken. Aber er ist auch gefährlich, wenn wir falsch mit ihm umgehen. Durch einen elektrischen Schlag können wir schwer verletzt oder sogar getötet werden. Wasser und Strom dürfen niemals miteinander in Berührung kommen. Denn Wasser leitet Strom unkontrolliert. Wie aber gelingt es, diese Gefahr bei der Stromgewinnung aus Wasserkraft zu minimieren bzw. zu beherrschen? Die Wasserführung muss vom elektrischen Strom strikt getrennt werden! Das Wasser treibt ein Wasserrad oder eine Turbine an. Die Hauptwelle übernimmt die Transmission der Wasserkraft. Sie treibt über Transmissionsriemen oder Getrieberäder einen Generator oder eine Maschine an. Dabei ist jede Anlage anders, angepasst an die örtlichen Gegebenheiten, geprägt auch vom Erfindergeist seiner Besitzer.

Das Prinzip der Transmission

Der Begriff Transmission steht in der Physik für verschiedene Zusammenhänge.
In der Technik wird als Übersetzung oder Transmission eine Vorrichtung bezeichnet, die den Wert einer physikalischen Größe in einen anderen Wert derselben Größe übersetzt, wobei beide Werte in einem festgelegten Verhältnis zueinander stehen.
Transmission im Maschinenbau beschreibt die Kraftübertragung durch Konstruktionselemente. Dies können Stangen, Riemengetriebe (speziell die historischen Transmissi-onen der Industrialisierung), Wellen, Zahnräder und ähnliches oder auch Kombinationen verschiedener Elemente sein. Das Übersetzungsverhältnis ist das Verhältnis der  Anzahl der Zähne, Durchmesser, Drehmomente der getriebenen zu den treibenden Rädern. Genau umgekehrt ist es bei den Drehzahlen.

Dies veranschaulicht die folgende Grafik:
Ist der Durchmesser D1 in dem Kettentrieb 10 mal größer als D2, dann dreht Rad 2 zehn Mal, wenn Rad 1 eine Umdrehung vollendet hat. Das heißt, D1 verhält sich zu D2 wie die Drehzahl n2 zu n1 (umgekehrt proportional). Die übertragene Energie auf Rad 2 ist ideal betrachtet – also ohne Reibungsverluste – gleich der erzeugten Energie an Rad 1. Eine starre Kupplung beider Räder lässt beide zeitgleich und verzögerungsfrei drehen.

Unterschiedliche Größen von Antriebsrädern in der Transmission passen die Drehzahl der Francis-Turbine an die schnell drehender Generatoren an. Dabei überträgt die ideale Transmission dieselbe Energiemenge von Rad 1 auf Rad 2. Der Energiefluss bleibt bei unterschiedlicher Drehzahl konstant. Die Drehzahlen werden nur gewandelt. Auf den weiteren Seiten wird die Bedeutung der Transmission im Zusammenhang mit der Drehzahlanpassung zwischen Turbine und nachgeschaltetem Generator erklärt.