Die Lamellenturbine

Die Lamellenturbine als relativ neue (österreichische) Entwicklung am Markt konnte ihr Potential bislang an 2 Standorten beweisen und wird in naher Zukunft hydraulisch noch weiter verbessert werden. Diese Wasserräder sind ein typisches Symbol zur ökologisch sinnvollen Energieerzeugung. Die weiter unten aufgezählten Vorteile gegenüber oberschlächtigen Wasserrädern und  anderen Turbinen  bewirken eine nahezu konkurrenzlose Position im Bereich geringster Fallhöhen.

Es handelt sich um ein unterschlächtiges Wasserrad, bei dem das Triebwasser über eine Schussrinne dem Wasserrad zugeführt wird. Das Rad ist mit Schaufeleinheiten bestückt, die aus mehreren, ins Radinnere verschobenen Einzelschaufeln, sog. Lamellen, bestehen.

Durch die Anordnung der Schaufeln zum eindringenden Wasser sowie der Lamellen zueinander kann die individuelle Situation aus Fallhöhe und Durchsatz optimal berücksichtigt und so ein hoher Wirkungsgrad erreicht werden. Außerdem bewirkt das Einströmen von außen nach innen und Abströmen von innen nach außen einen Selbstreinigungseffekt, der das Rad im Betrieb sauber und frei von Unwucht verursachenden Verschmutzungen hält.

Anpassungsmöglichkeiten

Das Wasserrad befindet sich in einem schwenkbaren Rahmen, der im Fall von Hochwasser, Reinigungs- oder Wartungsarbeiten das Rad aus dem Wasser heben kann und so die Betriebssicherheit und Wartbarkeit auch ohne weitere Maßnahmen gewährleisten kann. Für weitere Anlagen werden auch andere Möglichkeiten zum Heben und Senken angeboten (z. B. zur Anpassung an stark schwankende Wasserstände).

Lamellenräder nutzen auch Fallhöhenunterschiede in Größenordnungen, wie sie bei typischen flussbaulichen Regulierungsmaßnahmen wie Sohlstufen, Wehren, Schleusen, Bewässerungskanälen etc. vorkommen. Diese Standorte können daher auch im Rahmen von Rückbauten oder Erneuerungen einfach und kostenneutral mit Lamellenturbinen-Kraftwerken ausgestattet werden. Über die Anpassung der Radbreite wird für individuelle Standorte sichergestellt, dass das Rad für die erforderliche Auslegungsbedingungen optimal mit Wasser beaufschlagt wird.

Viele Vorteile

Vorteile sind der einfache Aufbau, die einfache Technik, die Einsetzbarkeit für geringste Fallhöhen, der Selbstreinigungseffekt, der geringe wasserbaulicher Aufwand bei Nutzung vorhandener Querbauwerke, Kanäle, etc., der Belüftungseffekt beim Durchgang des Wassers durch das Rad – es ist bei einer  Ausführung mit schwenkbarem Rahmen hochwassersicher, da Hochwasser-Abfluss durch die Anlage erfolgen kann und das kleinere Getriebe. Zudem ermöglicht die Single Frame Bauweise eine einfache Montage in einem Stück (siehe Beispiel:

Das Kraftwerk am Wiener Neustädter Kanal speist ca. 10,5 kW in das Netz eines nahen Industriebetriebs ein und ist seit Mitte 2008 in Betrieb. Innovativ ist hier auch der 47 m lange in Edel-stahl ausgeführte Slot-Fischpass, der neben der Kraftwerksanlage im 2,7 m breiten Schleusenkanal Platz finden musste, sowie der selbstreinigende Feinrechen mit 10 mm Schlitzweite.)

Kompaktkraftwerke, die fertig montiert angeliefert werden können, eignen sich auch ausgezeichnet für Entwicklungsländer oder abgelegene Gebiete, etc..

Hindernisse, gesetzliche Vorgaben

Trinkwasser- und Kleinwasserkraftwerke können besonders in (kleinen) Gemeinden einen wesentlichen Beitrag zur Stromversorgung leisten und  liegen daher auch im Interesse nachhaltiger Klimaschutzziele und einer Energiewende. Hindernisse können aus einer falschen Auslegung der EU-Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) entstehen, die als zentrale Umweltziele für Oberflächengewässer und das Grundwasser die Erreichung eines „guten ökologischen Zustandes“ vorsieht und dadurch für Kraftwerksprojekte zweifellos zu einer schwieriger zu meisternden rechtlichen Hürde werden kann. Offen bleibt, wie das Verschlechterungsverbot im Hinblick auf den chemischen Zustand auszulegen ist, wobei sich gerade die Erzeugung von Wasserkraftstrom sogar als die sauberste und schonendste aller Energieformen herausgestellt. Regionale gesetzliche Vorgaben und Interessen sind als nicht wägbare Faktoren ebenfalls zu berücksichtigen und können z.B. Gemeindeinteressen beeinträchtigen. www.bew-asia.co.kr

Turbinenarten für unterschiedliche mit unterschiedlichen Einsatzarten und Wirkungsgraden.

Bei einer Pelton- oder Freistrahlturbine strömt das Wasser aus Hochdruckdüsen und trifft auf eine Vielzahl becherförmiger Schaufeln, die sich an einem Laufrad befinden. Die Turbine wird wegen der notwendig großen Fallhöhen vor allem in Speicherkraftwerken und Hochdruckkraftwerken eingebaut.

Die Francis-Turbine ist auch als Überdruckturbine bekannt und wird in der Regel bei mittleren Fallhöhen und konstanten Wassermengen (Speicherkraftwerke) eingesetzt.

Die Ossberger-Turbine ist eine Gleichdruckturbine, die für  geringe bis mittlere Fallhöhen und schwankende Wassermengen geeignet ist

Die vom österreichischen Ingenieur Viktor Kaplan entwickelte „Kaplan-Turbine“ wird besonders bei Laufkraftwerken mit großen Wassermengen eingesetzt.  

Die Wasserkraftschnecke oder archimedische Schnecke ist schon seit dem Altertum gekannt. Sie nutzt den Lage-Energie-Unterschied zwischen zwei unterschiedlich hoch gelegenen Stellen eines Fließgewässers. Sie wird auch als Restwasserschnecke bezeichnet.

Die patentierte Lamellenturbine ist ein optimiertes unterschlächtiges Wasserrad. Statt Schaufeln werden Lamellenbündel eingesetzt, mit denen auch bei veränderlichen Wasserverhältnissen ein weitgehend konstanter Wirkungsgrad erreicht wird. Sie ist für Fallhöhen ab 50 cm bis über 5 m, Durchfluss ab 0,5 m³/s geeignet und auch für Standorte mit stark schwankenden Wassermengen

In einer Studie der ETH Zürich (Study of an Ecological and Economic comparison of Power Plants) wurde der Wirkungsgrad der verschiedenen Turbinenarten untersucht, bei der die Kaplan-Turbine am schlechtesten, die Lamellenturbine am besten abschnitt.