Linöwsche Wasserkraftwerkanlage
Prinzip - Linöwsche Wasserkraftwerkanlage Quelle: Nikolay I. Lenew
Linöwsche Wasserkraftwerkanlage Quelle: Nikolay I. Lenew
Dieses
Mini-Wasserkraftwerk des russischen Erfinders Nikolaj Iwanowitsch Linöw ist für fließende Gewässer entwickelt. Es braucht
keine Staudämme und auch keine Kanäle oder Röhren. Da die Drehgeschwindigkeit (50 Umdrehungen pro Minute) relativ klein ist, ist der Verschleiß sehr gering.
Die Anlage besteht aus einem ca. 2 m breiten Anlagenblock und kann praktisch in jedem Gewässer mit Fließwasser verwendet werden. Auch Flüsse mit niedriger Strömungsgeschwindigkeit sind geeignet.
Die
Wasserkraftwerkanlage besteht aus folgenden Komponenten:
• ein Block (Gehäuse, Platten, Kettenräder, Ketten)
Platten - sind flach und gerade - Länge und Höhe - 78 x 500 mm - Winkel von 45 Grad
Kettenrad
Durchmesser - ab 35 cm
Kette
Kette mit Schritt 31,75 mm - Bruchkraft 2300 kN
• ein Drehmomentvervielfältiger
• ein Generator
Variante A: So wurde eine kleine Partie (10 Blöcke) auf einem Werk gefertigt (Handarbeit). Die betriebsfähige Anlage (für eine Flussgeschwindigkeit 1 m/s) mit Generator für 10 kVA. Abmessungen des Blockes: 1,5 x 1,0 x 0,5 m.
Wenn die Flussgeschwindigkeit an die 0,1 m/s geht, dann sind zwei solcher Blöcke notwendig, die hintereinander gestellt werden. Der Generator wird nur an den hinteren Block angeschlossen. Der vordere Block dient in diesem Fall zur Beschleunigung des Wasserstromes, da bei dieser Konstruktion die
Wassergeschwindigkeit am Ausgang eines Blockes höher ist als am Eingang ist. Auf diese Weise werden in einem stillen Fluss auch 10 kVA gewonnen.
Variante B: Die Anlage, die z. Z. in Sanaksari gebaut wird, ist für 50 kVA konzipiert. Die Fließgeschwindigkeit dort beträgt 0,5 m/s. Und es werden zwei Blöcke verwendet, die 6 m breit sind. Sie werden auch hintereinander aufgestellt.
Die Konstruktion ist sehr leicht zu bauen. Diese Linöwsche
Wasserkraftwerkanlage darf für private Zwecke nachgebaut werden. Die gewerbliche Herstellung und der Vertrieb muss mit dem
Erfinder nach dem
Patentrecht geregelt werden.
Mini-Kraftwerk in einer Wasserarmatur - PowerFluid
PowerFLUID-Wasserarmatur Quelle: wbk - Informationsdienst Wissenschaft e. V.
Automatische Armaturen benötigen Strom, damit die
Lichtschranke den
Wasserfluss auslösen kann. Dieser Strom kommt bisher aus dem Stromnetz oder aus einer Batterie. Doch schon bald könnten automatische Armaturen in Serie gehen, die ihren eigenen Strom erzeugen. PowerFluid heißt das Projekt, an dem ein Armaturenhersteller mit Projektpartnern arbeitet. Das Ziel ist, eine Armatur zu entwickeln, die ihre eigene
Energie erzeugt.
Das
PowerFluid Prinzip nutzt die
Energie, die das
Wasser beim Abfließen selbst erzeugt. Dies ist vergleichbar mit der
Stromerzeugung in einem
Wasserkraftwerk, bei dem fließendes Wasser eine Turbine antreibt. Der erzeugte Strom wird dann in einen neu entwickelten Speicher geleitet, aus dem die
Energie für die elektrische
Steuerung und das
Magnetventil entnommen wird. Eine zusätzliche
Solarzelle liefert die
Energie für den Sensor zur Betätigung. Auf diese Weise ist die Armatur auch über Jahre vollkommen unabhängig von externen Stromlieferanten. Ein Netzanschluss oder eine Batterie sind nicht mehr nötig. Das spart nicht nur
Energie, sondern vermeidet auch die aufwändige und umweltschädliche
Entsorgung von Batterien. Damit bietet die PowerFluid Technologie gerade im öffentlichen Bereich, wo viele automatische Armaturen im Einsatz sind, deutliche Vorteile hinsichtlich der
Wasser- und
Energieeinsparung gegenüber herkömmlichen Armaturen.
HydroPower-Technologie
HydroPower-Technologie Quelle: Junkers/Bosch Thermotechnik GmbH
Wirkprinzip der Turbine Quelle: Junkers/Bosch Thermotechnik GmbH
Die Funktion der
HydroPower-Technologie ist vergleichbar mit dem Prinzip der
Energieerzeugung eines
Wasserkraftwerks mittels einer
Turbine. Der hydrodynamische Generator befindet sich im
Wasserkreislauf eines
Gasdurchlauferhitzers (Warmwassertherme). Sobald eine Zapfstelle geöffnet wird, fließt
Wasser durch den Generator und dieser erzeugt Elektrizität.
Angetrieben durch den
Wasserfluss in einem Gasdurchlauferhitzer, wenn eine
Zapfstelle geöffnet wird, liefert die Tubine elektrischen Strom für die
Zündung des Gasbrenners. Auch bei einem Gerät mit Gebläseunterstützung kann auf die ständig brennende Zündflamme verzichtet werden. Diese Geräte werden über einen elektrischen Zündimpuls mittels eines 230-V-Netzanschlusses gezündet. Mit diesem Verfahren lässt sich der Gasverbrauch um 25 % (Herstellerangabe) reduzieren. Und auch der umweltschädliche Batterie-Abfall gehört damit endgültig der Vergangenheit an.
Picokraftwerk
Pelton-Turbine Quelle: Lingenhöle Technologie GmbH
Anlagenschema Quelle: Peter Maurer
In Regionen ohne öffentlichem Versorgungsnetz werden u.a. Pico-
Wasserkraftwerke zur
Stromerzeugung eingesetzt (
Inselanwendung). Die nutzbare Leistung wird durch die hydraulischen Parameter, Wassermenge und Nettofallhöhe bestimmt.
Eine
Pelton-Turbine hat eine horizontale Laufradanordnung. Der Abfluss erfolgt über ein Rohr auf dem die Turbine platziert ist. An den Bajonettkupplungen wird die
Wasserzuleitung angeschlossen. Je nach der vorhandenen
Wasseremnge sind bis zu drei Düsen möglich. Das
Wasser verlässt die Turbine drucklos.
Diese
Kraftwerke werden sehr kompakt und wartungsfrei ausgeführt.
Anwendungsgebiete
- Energieversorgung für Alpen
- Berghütten und Jagdhütten
- Wochenendhäuser
- Datenmessstationen
- Entwicklungsländer
Eigenschaften
- hoher Energieertrag durch Dauerbetrieb 8760 h/Jahr
- Einfacher, robuster Aufbau
- wartungsarm, keine Verschleißteile
- trinkwassergeeignet
- leicht anpassbar
- sehr gut mit Photovoltaik kombinierbar
- geringes Gewicht
- guter Wirkungsgrad
- preiswert
Wasserwirbelkraftwerk
Wasserwirbelkraftwerk Quelle: ZOTLOETERER
Grundlage diese
Kraftwerkes ist eine neuartige
Wasserwirbelturbine. Diese entzieht dem mächtigen
Wasserwirbel Rotationsenergie und treibt einen Generator an.
Anwendungsbereiche:
- Energiegewinnung aus Wasserkraft an Standorten mit geringer Fallhöhe
- Energiegewinnung aus Wasserkraft an ökologisch sensiblen Fließgewässern
- Kleinwasserkraftwerkstechnologie im Leistungsbereich von einigen kW bis etwa 150kW
- Nutzung der Wasserkraft in Kläranlagen
- Als Ökostrom produzierender Fischauf- und -abstieg
- Als Ökostrom produzierendes Restwasserdotierungsmodul ohne zusätzliche Fischaufstiegshilfe
Wassermühle
Wasserrad Quelle: Hartmuth Drews - Ing. (grad.)
Wasserrad mit integriertem Generator Quelle: Hartmuth Drews - Ing. (grad.)
Warum ist eine Technik, die sich jahrhundertelang bewährt hat, in Vergessenheit geraten? Bei diesen Bauwerken treibt fließendes Wasser ein Rad an, dass über eine Welle, z. B. Mühlsteine, drehen lässt. Vor einigen Jahrzehnten gab es auch entsprechende Wassermühlen, die ein Generator zur Stromerzeugung genutzt haben. Durch die aufkommende Technik (Dampfmaschine, Staudämme) kam diese relativ einfach Technik aus der Mode. Inzwischen wird die Entwicklung neuer Wasserräder für kleine, dezentrale Strommühlen durch die EU wieder gefördert. Leider sind die Genehmigungsverfahren solcher Anlagen sehr aufwendig, sodass viele Interesssenten abgestoßen werden.
Aber auch Windmühlen haben sich, ein wenig umgebaut zu Windkraftanlagen, inzwischen wieder durchgestzt.
Warum soll das bei den Wassermühlen nicht auch machbar sein?
Für die Errichtung und Nutzung eines privaten Wasserkraftwerkes muss nach dem Wasserrecht eine Genehmigung vorhanden sein oder eingeholt werden. Die Grundlagen sind im Wasserhaushaltsgesetz (WHG) und in den Landeswassergesetzen vorgegeben.
Geschichte der Wasserräder
Wasserräder wurden in Mesopotamien schon vor
5.000 Jahren zum Schöpfen von
Wasser eingesetzt. Im
2. Jahrhundert vor Chr. werden einfache
Wasserräder (
Stoßrad) zum Antrieb von
Getreidemühlen eingesetzt. Dabei wurden die Mahlsteine ohne weitere Übertragungselemente direkt an der Welle des
Wasserrades angebracht.
100 vor Chr. soll es in Westanatolien
wasserbetriebene Kornmühlen gegeben haben. Große
Wasserräder sind meist unterschlächtig. Die
Wasserräder von Mühlen in Mitteleuropa sind meistens oberschlächtig.. Damit erzielten sie einen größeren Nutzeffekt, da nicht nur die Strömungs-, sondern auch die Fallenergie des
Wassers ausgenutzt wurde. Die
Wasserkraft inform von
Wasserrädern setzt sich als Antriebsquelle für die verschiedensten Anwendungen im
Mittelalter bis ins 19. Jahrhundert immer mehr durch. Ab 1830 weerden die
Wasserräder zunehmend durch leistungsstärkere Maschinen (
Turbinen) ersetzt.
Fließwasserturbine
Fließwasserturbine Quelle: EmoWa UG (haftungsbeschränkt) & Co. KG
Dieses
Laufwasserkraftwerk benötigt
keine Querverbauungen und
Feinrechen. Durch die spezielle Bauart wird der
Fischbestand in den Gewässern
nicht gefährdet. Abhängig von der Fließgeschwindigkeit (ab 2,5 m/s) des Gewässers kann eine Turbine zwischen 0,5 und 300 kW Strom produzieren. Der Strömungswandler kann auch in einem großen Fließgewässer unter einem Ponton und in Fließgewässern ohne Gefälle mit entsprechender
Wassergeschwindigkeit eingesetzt werden.
Smart Hydro Power Turbine
Mikro-Wasserkraftwerk Quelle: Smart Hydro Power GmbH
Mit der
Smart Hydro Power Turbine wird die
elektrischer Energie mit der
kinetischen Energie des
fließenden Wassers produziert wird. Da sie mit der kinetischen
Energie des
Wassers und nicht mit der
potentiellen Energie angetrieben wird, ist es eine sog. "Zero-Head"- oder "In-Stream"-Turbine. Das bedeutet, dass
keine Staudämme und
kein Gefälle nötig sind, so dass der Flusslauf nicht beeinflusst wird und keine hohen Investitionen in Infrastruktur notwendig sind.
Die Turbine besteht hauptsächlich aus HDPE, Aluminium und rostfreiem Stahl und einem dreiblättrigen Rotor, einem 5 kW-Generator, dem Schwimmkörper und einem dreiteiligen Diffusor.
Der patentierte Schwimmkörper (Diffusor und Schwimmer) passt sich an die Wasserbedingungen an. Der Diffusor hat zwei Hauptfunktionen. Die erste erhöht den Wasserdruck auf den Rotor und minimiert die Turbulenzen innerhalb des Diffusors, wodurch ein maximaler Ausgangsstrom erzeugt wird. Die Zweite Funktion sorgt für eine stabile Schwimmlage des Generators im Wasser.
Im Kern der Smart Hydro Power Turbine ist ein horizontal-gelegener Permanent Magnet Unterwasser Generator eingebaut. Es wurde ein langsam drehender Generator gewählt damit kein Sog vor der Turbine entsteht und die Fischfreundlichkeit dadurch erhöht wird.
Die drei Rotorblätter bestehen aus einem glasfaserverstärktem Kunststoff. Dieses Material sorgt dafür, dass die Rotorblätter auch bei einer hohen Fließgeschwindigkeit zuverlässig arbeiten.
Wasserkraftschnecke
Schema - Wasserkraftschnecke Quelle: ANDRITZ Atro GmbH
Quelle: ANDRITZ Atro GmbH
Schraubenturbine Quelle: EmoWa UG (haftungsbeschränkt) & Co. KG
Durch die
energetische Umkehrung der
Arbeitsweise wird die
Archimedische Schraube (
Schneckentrogpumpe) zu einer
Kraftmaschine (
Wasserkraftschnecke) zur
Energiegewinnung.
Die
Wasserkraftschnecke hat
minimale Umgebungsstörungen, ist
umweltfreundlich (keine Flussbettveränderung, hohe Fischverträglichkeit) und hat eine
lange Lebensdauer. Bei
Schluckvermögen von
0,1 bis zu
5,5 m3/s und einer
Fallhöhe von bis zu
10 m wird sie für die Nutzung von Wasserkräften eingesetzt, für die Turbinen aus Kostengründen ausscheiden. Außerdem kann bei dem Einbau in einen Flusslauf meistens auf eine Veränderung des natürlichen Flussbettes verzichtet werden. Durch die Anordnung des Generatorbereiches oberhalb des Zulauf-
Wasserniveaus ist kein wasserdichtes Generatorhaus notwendig.
Vorteile von Wasserkraftschnecken:
- Robust, verschleißfest, störungsfrei
- Keine Reinigung, wenig
Wartung
- Fischfreundlich
- Keine
Regelung bei unterschiedlichem Wasserzulauf
- kein Frequenzumrichter, kein SPS erforderlich
- Die Treibgutproblematikals und ein schadloser Fischabstieg sind gleichzeitig gelöst
- Der Wirkungsgrad ist höher als bei vergleichbaren
Wasserrädern und liegt auf dem Niveau von Niederdruckturbinen
-
Wasserkraftschneckenanlagen zeichnen sich durch Einfachheit und Robustheit aus, ohne jedoch auf die guten Wirkungsgrade und somit auf einen hohen Jahresertrag verzichten zu müssen
Heizen mit Wasserkraft
Wärmepumpe mit Flusslauf Quelle: Jura Kälte GmbH
Heizen mit Wasserkraft (Mühlenradantrieb) Quelle: Jura Kälte GmbH
Viele Firmen im Heizungsbau verwenden “normale”
Wärmepumpen, um die Wärme aus fließenden Gewässer abzupumpen. Eine Entscheidung, die oft zu schlechten Ergebnissen führt. Bei der Nutzung von
Oberflächenwasser sollte der
Verdampfer im
Flussbett liegen, hierbei ist der höchste Wirkungsgrad zu erzielen. Bei manchen Anlagen mit besonderen
Wärmetauscher ist auch eine Solemaschine noch vertretbar, die Antriebskosten der Sole und der zusätzliche
Wärmetauscher verschlechtern aber den Wirkungsgrad.
Für Objekte, die ein
eingetragenes Wasserrecht mit
Staustufe besitzen, lohnt sich in jedem Fall eine Sonderanlage, eine Maschine die nicht nur die
Wärme eines
Baches nutzt sondern auch seine
Arbeitskraft! Angetrieben mit
Wasserkraft, benötigt eine
Wärmepumpe nur noch den Strom für die
Regelung und der ist mit ca. 40,- € jährlich selbst für große Objekte noch hoch angesetzt.