Das mittelschlächtige Wasserrad als Energiewandler für kleine Fallhöhen: Fid-Bau Portal

Das mittelschlächtige Wasserrad als Energiewandler für kleine Fallhöhen

Müller, Gerald / Becker, Tjalf

Mittelschlächtige Wasserräder wurden für Fallhöhen von 1,5 - 3 m Höhe und spezifische Durchflüsse von 0,35 - 0,6 m³/s und Meter Breite eingesetzt. Über die Leistungscharakteristiken dieses Radtyps ist jedoch praktisch nichts bekannt, obwohl dieser einen wirtschaftlichen und ökologisch verträglichen Energiewandler zur Nutzung kleiner Fallhöhen von 1,20 - 2,50 m darstellen könnte. Um diese Annahme zu prüfen, wurde eine Modellversuchsserie an einem Wasserrad von 1 m Durchmesser und einer Fallhöhe von 0,50 m durchgeführt. Insgesamt wurden vier Serien von Versuchen durchgeführt: (1) Kulisseneinlauf mit horizontalem Auslaufkanal, (2) Überfalleinlauf mit horizontalem Auslaufkanal, (3) Überfalleinlauf mit geneigtem Auslaufkanal sowie (4) Überfalleinlauf mit geneigtem Auslaufkanal und halbierter Schaufelzahl. Die Versuchsergebnisse zeigten, dass mittelschlächtige Wasserräder auch für kleine Fallhöhen hohe Wirkungsgrade von bis zu 87 % erreichen können. Die in der Literatur angegebenen Berechnungsverfahren und Ausführungsempfehlungen sind nur begrenzt anwendbar. Die Auswirkungen der Auströmbedingungen auf den Durchfluss und den Wirkungsgrad stellten sich als bedeutend heraus, während die Ausführung mit einer großen Anzahl von Schaufeln eher unwirtschaftlich und unnötig ist. Eine Reduktion der Schaufelzahl auf 50 % der in der Literatur angegebenen Zahl bewirkt eine Leistungsminderung von 2,5 % sowie eine Kostenminderung von etwa 10 - 12,5 % und wird für eine wirtschaftlichere Ausführung von Wasserrädern empfohlen. Eine weitere Optimierung der Geometrie und Rationalisierung der Bauausführung (Erhöhung der spezifischen Durchflussmenge) und des Gesamtwirkungsgrades durch kostengünstigere elektro-mechanische Komponenten wird ebenfalls für sinnvoll erachtet.