Skalierung von Wasserkraftschnecken - Ein Beitrag zur einer überfälligen Dimensionierungsrechnung

Die Installation von Wasserkraftschnecken an verschiedenen Standorten erfordert, dass bekannte und erfolgreich getestete Schnecken-Geometrien hinsichtlich der unterschiedlichen Gegebenheiten bezüglich Fallhöhe und Durchfluss skaliert werden. Dies ist besonders für die Zulaufhöhe zur Schnecke wichtig, da diese den Durchfluss durch die Schnecke entscheidend bestimmt. Hier wurden durch verschiedene Hersteller in der Vergangenheit Anlagen realisiert, die deutliche Mängel in Hinsicht auf die erbrachte elektrische Leistung aufwiesen. Ursache hierfür war sowohl die ungeeignet gewählte Zulaufhöhe als auch eine Unterdimensionierung der Schnecke. Aus diesem Grund werden in diesem Artikel entsprechende, neu abgeleitete Regeln vorgestellt, die eine richtige Dimensionierung zulassen. Anhand eines Beispiels wird die Anwendung der Gleichungen vorgestellt, um fortan die erwähnten Fehler zu vermeiden.

Die abgeleiteten Zusammenhänge ermöglichen eine korrekte Dimensionierung von Wasserkraftschnecken und den Vergleich von verschiedenen Zielwerten, wie z. B. umbautes Volumen, Leistungsabgabe oder Drehmoment. Dabei konnte gezeigt werden, dass die bisherige Auslegungspraxis zu Schnecken mit kleinen Abmessungen und vergleichbar schlechtem Wirkungsgrad führen. Zudem haben die Schnecken keine Leistungsreserve, da die Auslegungsdrehzahl schon der maximalen Drehzahl entspricht. Treten Probleme, wie z. B. eine falsch gewählte Zulaufhöhe, auf, so ist unter diesen Umständen eine Lösung schwierig, da man die Drehzahl nicht mehr nach oben anpassen kann. Diese bisherige Auslegungspraxis ist für die Betreiber einer Wasserkraftanlage mit Schnecke besonders ärgerlich, da sich die Amortisationszeit deutlich verlängert und das energetisch verfügbare Potenzial an seinem Standort nur unvollständig genutzt wird.

Die Dimensionierung von Wasserkraftschnecken kann nur durch die gewissenhafte Einbeziehung der Dauerlinie eines Standortes zu optimalen Ergebnissen kommen. Aus ihr ergeben sie die Teil- und Überlastzeiten mit denen erst eine Jahresertragsrechnung möglich ist. Die Wahl eines unzureichenden (zu kleinen) Radius der Schnecke hat eine deutliche Auswirkung auf das Jahresarbeitsvermögen eines Standortes. Man kann deshalb nur hoffen, das Kürzungen der Schneckenblätter,  bald der Vergangenheit angehöhren und sich endlich die Auslegungspraxis der Hersteller ändert, da eine ansonsten ausgezeichnete Technologie in Verruf gerät - nicht das zu leisten, was versprochen wurde.



Copyright: © Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH
Quelle: Wasserwirtschaft 10/2016 (Oktober 2016)
Seiten: 7
Preis: € 10,90
Autor: Dr.-Ing. Dirk M. Nuernbergk
DI Alois Lashofer
 
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