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.