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Wasserkraft: So steigert man den Wirkungsgrad – ganz einfach!

Wasserstauraum der untersuchten Francisturbine

Bei der WWS Wasserkraft GmbH sind wir stets bestrebt, die Effizienz und den Wirkungsgrad von Wasserkraftanlagen zu maximieren. Wir wissen, dass erneuerbare Energien die Zukunft sind und Wasserkraft eine Schlüsselrolle in der nachhaltigen Energieerzeugung spielt. Doch manchmal ist der Weg zur Optimierung der Leistung komplexer, als man denkt – und die Lösung erstaunlich einfach.

Eine interessante Begebenheit aus einem unserer Projekte verdeutlicht dies eindrucksvoll. Da eine in Betrieb befindliche Turbine, die nicht aus unserem Haus stammte, die erwartete Leistung nicht erbrachte, führte unser Team vor Ort eine Wirkungsgradmessung durch. Zunächst konzentrierten wir uns auf alle erdenklichen komplexen Parameter: detaillierte Turbinenanalysen, Überprüfung der Generatoren, Kontrolle der Steuerungssysteme und aufwendige hydraulische Modellierungen. Wir untersuchten Druckverluste, Kavitationsphänomene und selbst feinste Abweichungen in der Anlagengeometrie. Die Teams arbeiteten akribisch, doch der Ursache für den Wirkungsgradverlust kam man nicht auf die Spur.

Wenn die Komplexität den Blick verstellt

Das Faszinierende an dieser Geschichte ist, wie schnell man sich in der Komplexität verlieren kann, besonders wenn es um technische Herausforderungen geht. Jeder im Team suchte nach dem hochtechnologischen Fehler, der die Stromerzeugung beeinträchtigte. Doch die wahre Problemursache lag woanders – in den absoluten Grundlagen der Wasserkraft.

Erst nach intensiver, ergebnisloser Suche kam die Frage auf: Haben wir die Grundparameter der Wasserkraft überhaupt gründlich genug geprüft? Die Antwort, so menschlich und manchmal offensichtlich, war: nein. Man hatte sich auf so viele komplexe Aspekte konzentriert, dass die offensichtlichsten Messwerte vernachlässigt wurden. Gemeinsam mit dem Kunden haben wir die Lösung für dieses Problem gesucht und schließlich auch gefunden.

Die entscheidenden Faktoren: Wassermenge und Fallhöhe

Die zwei grundlegenden Parameter, die die gesamte Produktionsleistung eines Wasserkraftwerks bestimmen, sind die Wassermenge (Durchfluss) und die Fallhöhe (Höhenunterschied). Es stellte sich heraus, dass in diesem spezifischen Fall die tatsächliche Wassermenge im Fluss deutlich von den ursprünglichen Annahmen abwich und die Fallhöhe durch Ablagerungen im Einlaufbereich reduziert war. Diese Basics der Wasserkraft waren die Schlüsselfaktoren für den geringeren Wirkungsgrad.

Geodätische Fallhöhenmessung
Das Diagramm zeigt den Druck über die Zeit mit zwei deutlichen Druckabfällen. Anfangs liegt der Druck um 3,0 bar, fällt dann schrittweise auf etwa 2,9 bar und schließlich auf rund 2,6 bar ab, wobei in allen Phasen Schwankungen zu sehen sind.
Das Diagramm zeigt einen schrittweisen Anstieg des Volumenstroms von null auf ca. 3,5 [m3/s], gefolgt von einem rapiden Abfall auf etwa 0,85 [m3/s].

Nach der Korrektur der Wassermenge und der Anpassung der Fallhöhe stieg der Wirkungsgrad der Anlage signifikant. Dieser Fall ist ein hervorragendes Beispiel dafür, dass in der Wasserkrafttechnik oft eine Rückbesinnung auf die physikalischen Grundlagen entscheidend ist.

Vergleich von angenommenem Betriebspunkt zu tatsächlichem Betriebspunkt im Muscheldiagramm

Unser Fazit für Ihre Wasserkraftanlage

Diese Erfahrung zeigt uns bei der WWS Wasserkraft GmbH, wie wichtig es ist, bei der Fehlersuche und Effizienzoptimierung nicht nur die komplexesten, sondern auch die grundlegendsten Aspekte zu berücksichtigen. Wir bieten umfassende Beratung und Expertise in allen Bereichen der Wasserkraft, von der Planung und Projektierung bis zur Modernisierung und Wartung von Wasserkraftwerken.

Egal, ob es um die Analyse von Wirkungsgradverlusten, die Optimierung bestehender Anlagen, Turbinenreparaturen, Generatorwartung oder die Planung neuer Projekte geht – wir setzen auf einen ganzheitlichen Ansatz. Vertrauen Sie auf unsere Erfahrung, wenn Sie die Leistung Ihrer Wasserkraftanlage steigern oder eine neue Anlage installieren möchten.

Weitere Informationen über unsere Leistungen im Bereich Wasserkraft, Anlagenoptimierung, erneuerbare Energie und nachhaltige Stromerzeugung finden Sie im Menüpunkt Leistungen.

Haben Sie ähnliche Erfahrungen in der Wasserkraft gemacht oder Fragen zu Ihrer Anlage? Kontaktieren Sie uns gerne.