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Energie aus Wasserkraft - Реферат

Francis-Turbinen sind am weitesten verbreitet, da sie universell einsetzbar sind. Sie werden in sterreich bis zu Fallhhen von 500 Metern eingesetzt.

Das Wasser strmt durch einen Leitapparat mit verstellbaren Schaufeln auf die gegenlufig gekrmmten Schaufeln des Laufrades. Die Wasserzufuhr erfolgt ber ein schneckenfrmig gekrmmtes Rohr, Spirale genannt.

Um die Turbinenleistung den Erfordernissen anzupassen, kann das zustrmende Wasser durch die verstellbaren Schaufeln des Leitapparats reguliert werden. Das abgearbeitete Wasser fliet ber das Saugrohr in der Verlngerung der Turbinenachse ab.

Die Turbinenachse kann unterschiedlich gelagert sein. Bei Kraftwerken mit grerer Leistung und greren Fallhhen wird sie in der Regel vertikal eingebaut. So sind im Krafthaus Imst, wo durch die Abkrzung einer Flussschleife eine Fallhhe 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 Englnder James Thomson, der die verstellbaren Leitschaufeln und die gekrmmten Laufradschaufeln entwickelte.

Francis verbesserte dann diese Turbine und erzielte einen Wirkungsgrad von etwa 90 %.

Francis-Schacht-Turbine

Fr Leistungen bis 2 Megawatt und Fallhhen bis etwa 2 Meter eignen sich Francis-Schacht-Turbinen.

Francis-Spiral-Turbine

Fr kleinere Kraftwerksanlagen bis maximal 10 Megawatt werden fr Fallhhen zwischen 5 und 170 m standardisierte Francis-Spiral-Turbinen eingesetzt.

Wasserkraft

bersicht:

Mehr als 70 Prozent der Erdoberflche sind mit Wasser bedeckt: Meere, Seen und Flsse. In ihnen steckt ein gewaltiges Energiepotential, aus dem sich auch Strom gewinnen lt. Die ersten Wasserrder gab es wahrscheinlich schon vor 3000 Jahren zur Feldbewsserung. 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 fr die Natur: Es wird kein Brennstoff verbraucht und damit werden auch keine Emissionen freigesetzt. Das grte schleswig-holsteinische Wasserkraftwerk, Farchau, ersetzt rund 430.000 Liter Heizl jhrlich. Zudem werden Sinkstoffe aus dem Fliewasser herausgefiltert, was die Wasserqualitt wesentlich verbessert. Der Wasserstand bleibt auch konstant. Das schafft sogar neue Lebensrume fr Tiere und Pflanzen.

In Schleswig-Holstein gibt es mehrere Wasserkraftwerke, die Strom in das Netz der Schleswag einspeisen. Das grte Kraftwerk, Farchau, liefert 1,6 MW und hat eine Fallhhe von 30 Metern. Zwei weitere sind Herrenmhle mit 0,144 MW bei einer Hhe von nur 2,4 Metern und Wellspang mit 0,04 MW mit 4,2 Metern.

Daten und Fakten:

Das grte Wasserkraftwerk in Krasnoyarsk (Russland) liefert 6 GW Strom. Das entspricht einer Menge von Hundert-Watt-Glhlampen (105 cm x 6 cm x 6 cm), die in Zimmerhhe gestapelt zwei Fuballpltze fllen. Die Fallhhe des Wassers betrgt bis zu 2 Kilometer. Zum Vergleich: Krmmel liefert 0,6 GW, und das Kernkraftwerk Brokdorf 1,326 GW. Der grte Tidenhub von 21 Metern ist der Fundabay in Neubraunschweig (Kanada). Der grte Inhalt eines Stausees betrgt 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 Glhlampe 5%.

Laufwasserkraftwerke:

Laufwasserkraftwerke sind die einfachste und hufigste Art von Kraftwerken. Es sind meist Wasserrder an Flssen oder Kanlen. Sie laufen in stndigem Betrieb und liefern stndig Strom ins Netz. Um den Druck zu erhhen, werden die natrlichen Widerstnde in den Flssen verkleinert. Der Sinkstofftransport wird vermindert, und vor allem werden Flsse begradigt, wodurch die Erosion abnimmt. Zudem wird die Fliegeschwindigkeit des Wassers verringert, um die innere Reibung zu verkleinern. Meist entsteht der Druck auch noch durch ein Geflle, da das Wasser ber eine weite Strecke einen Berg hinabfliet.

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 Hochwasserrckhaltung, Regulierung des Abflusses fr die Sicherheit der Schifffahrt, zur Speicherung von Trinkwasser und zur Bewsserung.

Pumpspeicherwasserkraftwerke:

Pumpspeicherkraftwerke dienen zur Haltung der Netzfrequenz, Stabilisierung des Netzes und als Reservewerk, wenn andere Kraftwerke ausfallen.

In einem Pumpspeicherwasserkraftwerk gibt es ein hher gelegenes und ein niedrig gelegenes Wasserbecken. Zu den Tageszeiten, wo der Stromverbrauch am hchsten ist, wird das Wasser vom oberen Becken durch Turbinen und Generatoren in das niedrigere Bassin geleitet. In der Nacht wird das Wasser dann mit billigem 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 grten und kann jederzeit 1100 Megawatt liefern. Ein Pumpspeicherwasserkraftwerk gibt es auch in Deutschland, am Schluchsee, sdstlich von Freiburg.

Der grte Nachteil ist jedoch, dass das Kosten-/Nutzen-Verhltnis 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 fllt, das zweite Mal, wenn es bei Ebbe wieder aus diesem Becken herausfliet. Das lohnt sich aber nur bei groen Tidenhben, zum Beispiel in Saint-Malo an der franzsischen Kste. Das Wasser steigt und fllt 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 zweitgrte Eismasse der Welt, das Grnlndische 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 Oberflche des Sees gefriert. Dann wird das Wasser durch ein Rohr unter dem Eis an die Kste geleitet, wo es in den Turbinen Strom erzeugt. In Grnland ist bisher nur ein Kraftwerk gebaut worden, das sein Wasser aus einem 11 Kilometer entfernten See bekommt. Man schtzt aber, dass man in Grnland jhrlich fast 10 Terawattstunden Strom gewinnen knnte!

Wellenkraftwerke:

Sogar die Kraft der Wellen soll fr die Energiegewinnung genutzt werden. Aber die Nutzung ist schwierig und vor allem teuer. Die Kraftwerke mssen auf Plattformen entstehen, die voll automatisiert funktionieren. Auch der Mechanismus, der die Wellenenergie in elektrische Energie umwandelt, ist sehr kompliziert, da die Strke und Richtung der Wellen stark schwankt.

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