PWL Lamellenturbine für die Nutzung von Kleinwasserkraft

21 Mai 2014

1.3Die Industrie hat sich im letzten Jahrhundert im Turbinenbau und der Weiterentwicklung derselben im Wesentlichen auf Großkraftwerke konzentriert. In den letzten Jahren hat der politische Druck und der ständig zunehmende Bedarf die verstärkte Nutzung erneuerbarer Energiequellen und damit auch die Kleinwasserkraft zur Herstellung von elektrischer Energie in den Vordergrund geschoben, womit auch die historischen Maschinen wieder aktuell geworden sind. Allerdings arbeiteten die bisher bekannten Maschinen nur mit schlechten Wirkungsgraden bzw. nur bei sehr eingeschränkten, spezifischen Randbedingungen, sodass ein universeller Einsatz und damit eine industrielle Fertigung bei unterschiedlichen Wassersituationen nicht möglich sind.

Die PWL Lamellenturbine beruht auf einer patentierten Technologie (AT 503.184, AT 506.106, PCT WO 2009/074283 A2), bei der die kinetische und die potenzielle Energie des Wassers, vor allem – aber nicht ausschließlich – in Situationen im Kleinwasserbereich mit geringen Fallhöhen in elektrische Energie umgewandelt wird. Dabei wird das gewonnene Drehmoment von besonders geformten, nach innen offenen Lamellen anstatt von geschlossenen Schaufeln in Energie konvertiert.

Diese Eigenschaften erlauben den effizienten Einsatz der PWL Lamellenturbine auch auf Kläranlagen.

Durch die optimale Auslegung dieser Variablen wird das Schluckvermögen der Lamellenturbine gegenüber herkömmlichen Wasserrädern wesentlich verbessert. Damit kann ein breiter Anwendungsbereich bei horizontalem Wirkungsgradverlauf abgedeckt werden; das Rad kann mit wesentlich geringerem Durchmesser gebaut werden und mit höheren Geschwindigkeiten drehen.

Diese speziellen Lamellenpakete sorgen dafür, dass das in das Rad in einem Rechteckquerschnitt einfließende Wasser an der Peripherie des Rades gehalten wird, was ein besseres Drehmoment erzeugt. Andererseits fließt das Wasser im Auslauf leicht aus und wird eben durch die spezielle Lamellenform nicht wieder „hochgehoben“.

Die Lamellen erfüllen durch ihre, auf den jeweiligen Anwendungsfall bezogene, Anordnung eine Art „push and drag“-Funktion, indem das Wasser seine Energie genau während der Verweildauer in den Zwischenräumen der Lamellen abgibt; bevor es in den Innenraum des Rades eintritt, hat es das Rad bereits wieder verlassen.

Die Lamellenturbine ist aufgrund ihrer geringe Baugröße leicht zu transportieren und vor Ort ebenso leicht zu installieren. Aufgrund der simplen Technik sind solche Anlagen im Betrieb höchst verlässlich und die Verfügbarkeit ist daher hoch, die Betriebskosten und die Anforderungen an die Wartung sind niedrig.

Aufgrund der simplen und überschaubaren Konstruktion und der offenen Bauweise ist die Wartung einfach. Es gibt wenige reparaturanfällige Komponenten und wenn eine Reparatur (z.B. ein Lagertausch) erforderlich wird, dann gestaltet sich diese unkompliziert. Daher kann mit hohen Jahresbetriebszeiten von bis zu 8.000 Stunden gerechnet werden.

In Gewässern ist die Beeinflussung der Ökologie gering, da kein komplexer und umfangreicher Wasserbau erforderlich ist und die Anlagen mit der Lamellentechnologie einen gegenüber herkömmlichen Anlagen reduzierten Platzbedarf haben. Durch die zusätzliche Belüftung des Wassers mit O2 wird ein gewünschter Belüftungseffekt im Unterwasser erzielt, der von den Ökologen als positiv bewertet wird.

Die Lamellenturbine hat aufgrund ihrer Charakteristik ihren Einsatzschwerpunkt nahezu konkurrenzlos im Bereich geringer Fallhöhen. Dieser Markt wird aus Mangel einer preis-/leistungsmäßig brauchbaren Lösung industriell bis auf einige exotische Lösungen kaum bedient; bisher sind keine Technologien bekannt, die in diesem Segment mit einem gleich hohen Wirkungsgrad bei unterschiedlichen Wassersituationen Energie produzieren.

Damit wird der Weg zur Erhöhung des Anteils an Energie aus erneuerbaren Quellen unterstützt.

Die Bedeutung der Innovation „Lamellenturbine“ wurde bereits von einschlägigen Fachleuten (u.a. von ISIS Innovation Ltd., The Technology Transfer Company of the University of Oxford, UK) bestätigt mit dem Hinweis, dass diese Lamellentechnologie ein Alleinstellungsmerkmal bei Gefällestufen von Gerinnen ab geringen Fallhöhen und geringen Wassermengen hat. Darüber hinaus kann in größeren Leistungsbereichen bis 1 MW bei größeren Fallhöhen und Durchflussmengen mit dieser Technologie ein unbestrittener Konkurrenzvorteil durch ein ausgezeichnetes Preis-/Leistungsverhältnis dargestellt werden, indem der „Return on Investments“ im Gegensatz zu konventionellen Anlagen bei etwa der halben Zeit liegt.