Staudruckmaschine
Eine Staudruckmaschine dient zur Gewinnung von elektrischer Energie aus Wasserkraft bei gleichzeitiger Regelung eines bestimmten Wasserniveaus des Zuflusses.
Aufbau und Funktion
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Die Wirkungsweise der Staudruckmaschine, die an ein konventionelles Wasserrad erinnert, basiert auf dem hydrostatischen Prinzip.[1] Die Staudruckmaschine besteht aus einem Laufrad samt angeschlossenem Generator. Das Laufrad ist so ausgeführt, dass es mit seiner Nabe und den unteren Schaufeln bis auf einen schmalen Spalt das Gerinne fast vollständig verschließt. Durch Abbremsen des Laufrads ist es daher möglich, den Zulauf aufzustauen. Das Abbremsen erfolgt durch einen Generator, der die Bewegungsenergie des Laufrads in elektrischen Strom umwandelt.
Für den Betrieb der Staudruckmaschine ist nur ein geringer Höhenunterschied erforderlich. Zusätzlich kann sie den Oberwasserpegel regeln. Daher kann die Staudruckmaschine auch bei geringer Fallhöhe und schwankendem Durchfluss zur elektrischen Energiegewinnung eingesetzt werden. Das Funktionsprinzip wird von einigen Autoren mit dem eines geregelten unterschlächtigen Wasserrades mit zusätzlichem Aufstau verglichen, andere vergleichen es eher mit einer Rotationswasserdruckmaschine. Nachteilig ist die langsame Drehzahl mit hohem Drehmoment, die ein mehrstufiges Getriebe erfordert.[2]
Durch die Möglichkeit, den Oberwasserpegel zu regeln, kann die Staudruckmaschine prinzipiell herkömmliche Staustufen ersetzen. Da die Drehgeschwindigkeit des Laufrads genau der Strömungsgeschwindigkeit des Wassers entspricht, können Fische und andere Lebewesen das Laufrad stromabwärts problemlos durchqueren. Stromaufwärts ist weiterhin eine Fischtreppe erforderlich.
Das Prinzip der Staudruckmaschine wurde von Adolf Brinnich (1939–2008) in Österreich zum Patent angemeldet.[3]
Anlagen
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Seit dem 31. März 2006 lief am Wiener Neustädter Kanal in Pfaffstätten eine Pilotanlage. Diese ist zurzeit außer Betrieb. An der Lenne bei Altena ist die erste Staudruckmaschine in Deutschland mit einer Leistung von 260 kW bei 2 Meter Stauhöhe geplant.[4]
Seit 2010/2012 liefen in den Schleusen 28 und 29 am Wiener Neustädter Kanal zwei Prototypanlagen mit einer Gesamtleistung von 30 kW. Dieser von der TU Graz, Institut für Wasserkraftmaschinen begleitete Versuch wurde im Jahr 2021 beendet und die Anlagen wieder ausgebaut.
Am Wiener Neustädter Kanal wurden 2017 zwei Kleinstwasserkraftwerke in Kottingbrunn und Pfaffstätten saniert und mit Staudruckmaschinen von in Summe 71 kW ausgestattet, die einen Jahresertrag von ca. 450 MWh versprechen.[5][6]
Siehe auch
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Literatur
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]- Patent AT404973B: Wasserkraft – Staudruckmaschine. Angemeldet am 1. April 1997, veröffentlicht am 26. April 1999, Erfinder: Brinnich Adolf.
- Patent AT501575A1: Wasserkraft-Staudruckmaschine. Angemeldet am 27. Dezember 2005, veröffentlicht am 15. September 2006, Erfinder: Brinnich Adolf.
- James Senior et al.: The development of the rotary hydraulic pressure machine
- Schneider, Silke: Funktionsanalyse und Wirkungsoptimierung einer Wasserdruckmaschine. In: Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft (Hrsg.): Mitteilungen des Instituts für Wasserbau und Wasserwirtschaft der Technischen Universität Darmstadt. Band 152. Technische Universität Darmstadt, Darmstadt 2016 (handle.net [abgerufen am 18. August 2025]).
Weblinks
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Einzelnachweise
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]- ↑ Statusbericht zur Entwicklung der Staudruckmaschine. In: Referenzen. Institut für Hydraulische Strömungsmaschinen der Technischen Universität Graz, abgerufen am 17. August 2025.
- ↑ Helmut Benigni, Jürgen Schiffer, Christian Bodner, Markus Mosshammer und Helmut Jaberg: Aktuelle Beispiele optimierter Turbinentechnologien-Möglichkeiten zur Maximierung des Kosten-/Nutzen-Verhältnisses und „State-of-the-art“-Troubleshooting bei Kleinwasserkraftanlagen. In: 21. Internationales Anenderforum Kleinwasserkraftwerke. Freiburg im Breisgau Oktober 2018, 2. Turbinen mit „Wasserradtechnologie“ (researchgate.net [abgerufen am 18. August 2025]).
- ↑ Patent AT404973B: Wasserkraft-Staudruckmaschine. Angemeldet am 1. April 1997, veröffentlicht am 26. April 1999, Anmelder: Adolf Brinnich.
- ↑ Energieagentur NRW: Projekte des Monats November 2004. Wasserkraftwerk Einsal produziert umweltfreundlichen Strom.
- ↑ Endlich grünes Licht für die Staudruckmaschine. In: Badener Zeitung, 19. Januar 2014.
- ↑ Richard Petz: Projektbeschreibung. 4. Mai 2017, abgerufen am 17. August 2025.