Die erneuerbaren Energien - Die Zukunft Unserer Energieversorgung - page 222

Die Fallhöhe h legt fest, wie die Wasserturbine aussehen muss, um einen möglichst
hohen Wirkungsgrad η der Wandlung von kinetischer Energie des Wassers in Rotations-
energie der Turbine zu erreichen. Es gilt:

• h groß→Peltonturbine.
• h mittel →Francisturbine.
• h klein →Kaplanturbine.

In der Abb. 6.43 sind die Turbinenformen schematisch dargestellt. Sie alle besitzen bei der
entsprechenden Fallhöhe h oder Strömungsgeschwindigkeit v i (siehe Gleichungen ( 6.110 )
und ( 6.109 ) ) einen maximalen Wirkungsgrad

η max ≈ ,, (6.114)

mit dem die gewünschte Leistung gewandelt wird. Ein Leistungsabfall tritt auf, wenn nach
( 6.113 ) der Massendurchfluss m abnimmt, zum Beispiel wegen Wassermangelsin der Stau-
stufe. Dannnimmt auch der Wirkungsgrad η ab, wie es in Abb. 6.44 gezeigt ist.Dahersollte
der Wasserzufluss zu einem Kratwerk und damit die Anzahl der eingeschalteten Turbinen
so ausgelegt sein, dass der Wasserspeicher immer genügend voll ist und die optimale Was-
sermenge zufließen kann.
Mit einem optimalen Wirkungsgrad η max und einem minimalen Leistungsverlust η V ≈
, beträgt der Wirkungsgrad eines Wasserkratwerks

η Wd = η max η V ≈ , (6.115)

und dieser Wert ist gültig über einen sehr weiten Bereich der zufließenden Wassermenge.

6.9 Die Strömungsenergie: Wellenkraftwerke

Die Möglichkeit, die Energie von Meereswelle in elektrische Energie zu wandeln, wird seit
mehr als 40 Jahren untersucht, ohne dass große Fortschritte bei der technischen Realisie-
rung dieser Möglichkeit gemacht wurden. Die Untersuchungen zur Nutzung der Wellen-
energie wurden besonders in Großbritannien vorangetrieben, wo zwischen den Jahren
1989 bis 1999 ein Forschungs- und Entwicklungsprogramm von der Regierung finanziert
wurde. Nach 10 Jahren wurde dieses Programm beendet, es führte immerhin zum Bau
eines Wellenkratwerks auf der Insel Islay an der Westküste Schottlands, das die Wellen-
energie in eine elektrische Leistung von , ⋅ kWh ⋅a − wandelte. Eine schematische
Darstellung des Arbeitsprinzips dieses Kratwerks zeigt die Abb. 6.45 . Durchdasrhythmi-
sche Auf und Ab der Welle wird die Lut in demWellenraumdesKratwerkskomprimiert
und dekomprimiert, wodurch eine Lutströmung entsteht, die den Rotor einer Turbine an-
treibt. Dieser wiederum ist an einen elektrischen Generator gekoppelt. Dies ist das Prinzip