Pelton-Turbinen – Beitrag zu Gehäuseabströmung und Lufteintrag in das Unterwasser

Bei Wasserkraftanlagen, die mit Pelton-Turbinen im Gegendruck betrieben werden, ist die Kenntnis der erforderlichen Länge des Unterwasserkanals zur vollständigen Ausgasung der in das Unterwasser eingetragenen Luft für einen wirtschaftlichen Betrieb der Anlage von entscheidender Bedeutung. Die Eingangsrandbedingung der Zweiphasenströmung „Wasser- Luft“ im Unterwasserkanal stellt die Eintragsmenge der Luft in das Unterwasser dar. Der Beitrag beschreibt für eine 6-düsige Pelton-Turbine die Ergebnisse von Messungen an einer Großanlage zur Verteilung von Geschwindigkeiten, Tropfendurchmesser und Lufteintrag des abströmenden Wassers unmittelbar oberhalb des Unterwasserspiegels. Die Messungen wurden mit einer neuen Messtechnik mittels Drucksensoren durchgeführt.

Der voranschreitende Ausbau der erneuerbaren Energien stellt in zunehmendem Maße neue Anforderungen an das Energiemanagement. Zukünftig werden weitere Speicherkapazitäten zur Aufnahme der Überschussenergie aus den Wind- und Solaranlagen notwendig. Erweiterungen vorhandener Speicherkraftwerke wie auch Neubauten von Pumpspeicheranlagen spielen dahingehend eine zentrale Rolle. Speicher- und Pumpspeicherkraftwerke mit Pelton-Turbinen (Freistrahlturbinen) sind grundsätzlich auf ein freies Abfließen des Wassers von den Turbinen angewiesen. Ist dies aus verschiedensten Gründen (Erweiterung einer Bestandsanlage, stark wechselnder Unterwasserspiegel etc.) nicht gewährleistet, kann die Anlage im temporären oder ständigen Gegendruckbetrieb gefahren werden. Für einen wirtschaftlichen Betrieb muss die für den Gegendruckbetrieb notwendige Luft über eine Rekuperationsstrecke im Unterwasserkanal so weit wie möglich im System gehalten werden. An Hand von Messungen an drei Großanlagen wurden Ergebnisse zum Entgasungsprozess im Unterwasser, zu Menge und Verteilungen der Luftblasen sowie deren Form und Größe veröffentlicht. Zusätzlich wurde der Effekt eines erhöhten Luftdruckes auf das Wasser- Luft-Gemisch untersucht, wie er beim Gegendruckbetrieb vorherrscht.
Die Prozesse des Lufteintrages durch das Herabfallen des Wassers von den Peltonbecher in seiner Form, Energie und Verteilung können an einem maßstabsgetreuen hydraulischen Modell – unter anderem wegen des Fehlens der Kenntnisse zur Skalierung der Turbulenz am Becheraustritt des Laufrades – nicht naturähnlich reproduziert werden. Aus diesem Grund wurde eine Anlagenmessung an einer 6-düsigen Pelton-Turbine mit vertikaler Welle durchgeführt, an welcher auch eine der drei Messungen zum Entgasungsprozess im Unterwasserkanal erfolgte.



Copyright: © Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH
Quelle: Wasserwirtschaft 12 / 2011 (Dezember 2011)
Seiten: 8
Preis inkl. MwSt.: € 10,90
Autor: Dr. Alexander Arch
Dr. Dominik Mayr
Artikel weiterleiten In den Warenkorb legen Artikel kommentieren

Diese Fachartikel könnten Sie auch interessieren:

Entwicklung einer kinetischen Strömungsturbine
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (10/2011)
Zur Ausnutzung der Wasserkraft in ökologisch sensiblen Gebieten, in denen kein Aufstau zulässig ist, wird eine kinetische Strömungsturbine entwickelt. Die Turbine besteht aus einem Leitrad, einem Laufrad mit einem Ringgenerator und einem entsprechenden ausgelegten Saugmantel. Ein Prototyp der Anlage ist im St.-Lorenz-Strom in Montreal installiert, liefert ca. 100 kW Strom ins elektrische Netz und arbeitet seit der Installation im August 2010 störungsfrei.

Voll unter Strom: Bis 2050 Versorgung durch Erneuerbare Energien möglich – vielleicht:
© Deutscher Fachverlag (DFV) (8/2010)
Die Europäische Klimastiftung (ECF) hat eine von McKinsey erstellte Studie zur Stromversorgung der Zukunft veröffentlicht.

Erweitertes Entwurfskonzept für Entsanderanlagen an Wasserkraftwerken
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (10/2020)
An Mittel- und Hochdruckwasserkraftwerken kommen Entsanderanlagen zur Reduktion der Sedimentfracht sowie -korngröße im Triebwasser zum Einsatz, um damit die Hydroabrasion von Stahlwasserbauteilen und Maschinentechnik zu vermindern. Die Intensität der Hydroabrasion steht im direkten Zusammenhang mit der Absetzleistung der Entsanderanlage. Basierend auf einem hybriden Ansatz wurde ein erweitertes Entwurfskonzept für Entsanderanlagen als ganzheitlicher Ansatz entwickelt. Dies ermöglicht eine optimierte und belastbare Auslegung neuer Anlagen.

Innovatives CO2-Abscheideverfahren zur Biogasaufbereitung mit Hilfe von Polymerharzen
© Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät Universität Rostock (6/2016)
Für den vorliegenden Beitrag wurden Versuche zur CO2-Abtrennung aus Biogas an einer kontinuierlichen Anlage durchgeführt. Dabei kam ein neues Polymerharz B zum Einsatz, welches mit dem bereits untersuchten Harz A verglichen wurde.

Sorghumhirsen – Ein Beitrag zur Biodiversität
© Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät Universität Rostock (6/2016)
Der Anbau von Sorghumhirsen soll die Biodiversität erhöhen und Alternativen zum Energiemais bieten, um damit einen Beitrag zur Auflockerung und Effizienzsteigerung von Energiefruchtfolgen zu leisten.

Name:

Passwort:

 Angemeldet bleiben

Passwort vergessen?

Der ASK Wissenspool
 
Mit Klick auf die jüngste Ausgabe des Content -Partners zeigt sich das gesamte Angebot des Partners
 
Selbst Partner werden?
 
Dann interessiert Sie sicher das ASK win - win Prinzip:
 
ASK stellt kostenlos die Abwicklungs- und Marketingplattform - die Partner stellen den Content.
 
Umsätze werden im Verhältnis 30 zu 70 (70% für den Content Partner) geteilt.
 
Neu in ASK? Dann gleich registrieren und Vorteile nutzen...