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Energie aus Wasserkraft - Реферат

Zum Unterschied von der Francis-Turbine war bei Fourneyron das Leitwerk im Inneren des Laufrades, und das Wasser musste radial nach au?en flie?en. Diese von Fourneyron entwickelte Turbine hatte bereits einen Wirkungsgrad von etwa 80%. Auch die Kaplan-Turbine arbeitet im wesentlichen nach diesem Prinzip.
Francis-Turbinen sind am weitesten verbreitet, da sie universell einsetzbar sind. Sie werden in ?sterreich bis zu Fallh?hen von 500 Metern eingesetzt.
Das Wasser str?mt durch einen Leitapparat mit verstellbaren Schaufeln auf die gegenl?ufig gekr?mmten Schaufeln des Laufrades. Die Wasserzufuhr erfolgt ?ber ein schneckenf?rmig gekr?mmtes Rohr, Spirale genannt.
Um die Turbinenleistung den Erfordernissen anzupassen, kann das zustr?mende Wasser durch die verstellbaren Schaufeln des Leitapparats reguliert werden. Das abgearbeitete Wasser flie?t ?ber das Saugrohr in der Verl?ngerung der Turbinenachse ab.
Die Turbinenachse kann unterschiedlich gelagert sein. Bei Kraftwerken mit gr??erer Leistung und gr??eren Fallh?hen wird sie in der Regel vertikal eingebaut. So sind im Krafthaus Imst, wo durch die Abk?rzung einer Flussschleife eine Fallh?he von 143,5 Metern erzielt wird, 3 Francis-Turbinen mit vertikaler Achse installiert. Bei kleineren Anlagen, wie z. B. im Kraftwerk Heinfels, ist die Turbinenachse meist horizontal gelagert.
Weitere Verbesserungen der Fourneyron-Turbine erfolgten 1837 durch den Deutschen Karl Anton Henschel, den Amerikaner Samuel B. Howd, der 1838 das Laufrad ins Innere des Leitwerks verlegte, sowie den Engl?nder James Thomson, der die verstellbaren Leitschaufeln und die gekr?mmten Laufradschaufeln entwickelte.
Francis verbesserte dann diese Turbine und erzielte einen Wirkungsgrad von etwa 90 %.
Francis-Schacht-Turbine
F?r Leistungen bis 2 Megawatt und Fallh?hen bis etwa 2 Meter eignen sich Francis-Schacht-Turbinen.
Francis-Spiral-Turbine
F?r kleinere Kraftwerksanlagen bis maximal 10 Megawatt werden f?r Fallh?hen zwischen 5 und 170 m standardisierte Francis-Spiral-Turbinen eingesetzt.
Wasserkraft
?bersicht:
Mehr als 70 Prozent der Erdoberfl?che sind mit Wasser bedeckt: Meere, Seen und Fl?sse. In ihnen steckt ein gewaltiges Energiepotential, aus dem sich auch Strom gewinnen l??t. Die ersten Wasserr?der gab es wahrscheinlich schon vor 3000 Jahren zur Feldbew?sserung. Allein in Deutschland gibt es mehr als 660 Wasserkraftwerke, die immerhin ca. 5% des Stromes liefern, 1992 waren es 15.900 GWh. Zwar sind die Baukosten sehr hoch, aber der Strom ist danach billig, da keine Brennstoffe verwendet werden. Das Potential in Deutschland ist zwar schon zu ? ausgenutzt, aber die Zahl der Kraftwerke steigt weiter an: Es wird damit gerechnet, dass bis zum Jahr 2000 fast 2000 neue Kleinkraftwerke gebaut werden.
Die Kraftwerke bringen wichtige Vorteile f?r die Natur: Es wird kein Brennstoff verbraucht und damit werden auch keine Emissionen freigesetzt. Das gr??te schleswig-holsteinische Wasserkraftwerk, Farchau, ersetzt rund 430.000 Liter Heiz?l j?hrlich. Zudem werden Sinkstoffe aus dem Flie?wasser herausgefiltert, was die Wasserqualit?t wesentlich verbessert. Der Wasserstand bleibt auch konstant. Das schafft sogar neue Lebensr?ume f?r Tiere und Pflanzen.
In Schleswig-Holstein gibt es mehrere Wasserkraftwerke, die Strom in das Netz der Schleswag einspeisen. Das gr??te Kraftwerk, Farchau, liefert 1,6 MW und hat eine Fallh?he von 30 Metern. Zwei weitere sind Herrenm?hle mit 0,144 MW bei einer H?he von nur 2,4 Metern und Wellspang mit 0,04 MW mit 4,2 Metern.
Daten und Fakten:
Das gr??te Wasserkraftwerk in Krasnoyarsk (Russland) liefert 6 GW Strom. Das entspricht einer Menge von Hundert-Watt-Gl?hlampen (105 cm x 6 cm x 6 cm), die in Zimmerh?he gestapelt zwei Fu?ballpl?tze f?llen. Die Fallh?he des Wassers betr?gt bis zu 2 Kilometer. Zum Vergleich: Kr?mmel liefert 0,6 GW, und das Kernkraftwerk Brokdorf 1,326 GW. Der gr??te Tidenhub von 21 Metern ist der Fundabay in Neubraunschweig (Kanada). Der gr??te Inhalt eines Stausees betr?gt 205 Kubikkilometer, der Bodensee hat gerade mal 48. Der Wirkungsgrad der Wasserkraftwerke liegt zwischen 80 und 90 Prozent. Beim Auto ist dieser Wert gerade mal 20%, bei einer Gl?hlampe 5%.
Laufwasserkraftwerke:
Laufwasserkraftwerke sind die einfachste und h?ufigste Art von Kraftwerken. Es sind meist Wasserr?der an Fl?ssen oder Kan?len. Sie laufen in st?ndigem Betrieb und liefern st?ndig Strom ins Netz. Um den Druck zu erh?hen, werden die nat?rlichen Widerst?nde in den Fl?ssen verkleinert. Der Sinkstofftransport wird vermindert, und vor allem werden Fl?sse begradigt, wodurch die Erosion abnimmt. Zudem wird die Flie?geschwindigkeit des Wassers verringert, um die innere Reibung zu verkleinern. Meist entsteht der Druck auch noch durch ein Gef?lle, da das Wasser ?ber eine weite Strecke einen Berg hinabflie?t.
Speicherkraftwerke:
Die Speicherwasserkraftwerke werden in Tages-, Wochen-, Monats- und Jahresspeicher unterteilt. Meistens werden sie zu Spitzenverbrauchszeiten eingesetzt. Das Wasser, welches in Becken aufgestaut wird, ist potentielle Energie, die bei Bedarf verwendet wird. Aber die Stauung dient auch zur Hochwasserr?ckhaltung, Regulierung des Abflusses f?r die Sicherheit der Schifffahrt, zur Speicherung von Trinkwasser und zur Bew?sserung.
Pumpspeicherwasserkraftwerke:
Pumpspeicherkraftwerke dienen zur Haltung der Netzfrequenz, Stabilisierung des Netzes und als Reservewerk, wenn andere Kraftwerke ausfallen.
In einem Pumpspeicherwasserkraftwerk gibt es ein h?her gelegenes und ein niedrig gelegenes Wasserbecken. Zu den Tageszeiten, wo der Stromverbrauch am h?chsten ist, wird das Wasser vom oberen Becken durch Turbinen und Generatoren in das niedrigere Bassin geleitet. In der Nacht wird das Wasser dann mitbilligem Nachtstrom durch Rohrleitungen wieder in das obere Becken gepumpt, die Generatoren und Turbinen werden dann als Pumpen verwendet.
Das Pumpspeicherwasserkraftwerk Vianden in Luxemburg ist eines der gr??ten und kann jederzeit 1100 Megawatt liefern. Ein Pumpspeicherwasserkraftwerk gibt es auch in Deutschland, am Schluchsee, s?d?stlich von Freiburg.
Der gr??te Nachteil ist jedoch, dass das Kosten-/Nutzen-Verh?ltnis bis jetzt nicht ?bereinstimmt. Doch man entwickelt die Ideen Werner von Siemens' weiter, um dieses Problem zu beheben.
Gezeitenkraftwerke:
Dieser Kraftwerkstyp nutzt die doppelte Kraft des Wassers aus: Das Wasser wird zweimal durch Turbinen geleitet: Das erste Mal, wenn es bei Flut ein Becken f?llt, das zweite Mal, wenn es bei Ebbe wieder aus diesem Becken herausflie?t. Das lohnt sich aber nur bei gro?en Tidenh?ben, zum Beispiel in Saint-Malo an der franz?sischen K?ste. Das Wasser steigt und f?llt hier 13,5 Meter, und es wird jeweils durch 10 Turbinen geleitet, die in einer 750 Meter langen Staumauer eingebaut sind. Das Kraftwerk liefert 0,24 Gigawatt Strom.
Gletscherkraftwerke:
Auch die zweitgr??te Eismasse der Welt, das Gr?nl?ndische Inlandeis, wird zur Stromgewinnung eingesetzt. Das Eis hat eine Masse von 2,4 Millionen Kubikkilometern. Der Bodensee hingegen hat nur 48 Kubikkilometer. Bei Gletscherkraftwerken wird ein Schmelzwassersee an seinem tiefsten Punkt angebohrt, damit man auch im Winter genug Wasser hat, obwohl die Oberfl?che des Sees gefriert. Dann wird das Wasser durch ein Rohr unter dem Eis an die K?ste geleitet, wo es in den Turbinen Strom erzeugt. In Gr?nland ist bisher nur ein Kraftwerk gebaut worden, das sein Wasser aus einem 11 Kilometer entfernten See bekommt. Man sch?tzt aber, dass man in Gr?nland j?hrlich fast 10 Terawattstunden Strom gewinnen k?nnte!
Wellenkraftwerke:
Sogar die Kraft der Wellen soll f?r die Energiegewinnung genutzt werden. Aber die Nutzung ist schwierig und vor allem teuer. Die Kraftwerke m?ssen auf Plattformen entstehen, die voll automatisiert funktionieren. Auch der Mechanismus, der die Wellenenergie in elektrische Energie umwandelt, ist sehr kompliziert, da die St?rke und Richtung der Wellen stark schwankt.
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