Über Rotationswasserdruckmaschinen und deren Optimierung

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1 Über Rotationswasserdruckmaschinen und deren Optimierung Marcel Troger, Silke Schneider, Jens-Uwe Wiesemann, Gerald Müller, Nicole Saenger Was sind Rotationswasserdruckmaschinen? Warum sind sie interessant? Was wollen wir optimieren? Wie geht es weiter? Fachbereich Bauingenieurwesen Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft Fachgebiet Wasserbau

2 Was ist eine Rotationswasserdruckmaschine? Fallhöhen < 1,5 m, Durchflüsse von bis ca. 4 m³/s Durchflussschwankungen zulässig Fachbereich Bauingenieurwesen Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft Fachgebiet Wasserbau 2

3 Beispiele Wasserrad mit Stauachse nach Zuppinger (Brockhaus 1904) Staudruckmaschine (Brinnich 2001) Fachbereich Bauingenieurwesen Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft Fachgebiet Wasserbau 3

4 Warum sind sie interessant? Die RWDM erlaubt die Nutzung von Standorten mit niedrigen Fallhöhen < 1,50 m und Durchflüssen von bis zu etwa 4 m³/s m Fachbereich Bauingenieurwesen Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft Fachgebiet Wasserbau 4

5 Einordnung Fallhöhe [m] Wasserdruckmaschine Hydraulic Pressure Machine Wasserdurchflussmenge [m³/s] Fachbereich Bauingenieurwesen Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft Fachgebiet Wasserbau 5

6 Warum sind sie interessant? Die RWDM erlaubt die Nutzung von Standorten mit niedrigen Fallhöhen < 1,50 m und Durchflüssen von bis zu etwa 4 m³/s m. Der Bauaufwand sowohl für Tief- als auch für Maschinenbau ist wahrscheinlich deutlich geringer als der für Turbinenanlagen vergleichbarer Grösse. Die großen Kammern erlauben wahrscheinlich die Passage auch größerer Fische und von Sediment. Die Funktion als Stau bedeutet, dass eine RWDM in bestehende Wehre eingebaut werden kann Fachbereich Bauingenieurwesen Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft Fachgebiet Wasserbau 6

7 Querbauwerke Beispiel NRW Fachbereich Bauingenieurwesen Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft Fachgebiet Wasserbau 7

8 Potential der Kleinwasserkraft in Deutschland Anzahl der Anlagen mit einem Potential < 1 MW und einer Fallhöhe < 3m: 4881 Nutzbares Kleinwasserkraftpotential: 500 MW (2,25 TWh/a) (König, Jehle 2005) Giesecke, Heimerl (1999) Fachbereich Bauingenieurwesen Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft Fachgebiet Wasserbau 8

9 Was wollen wir optimieren? Die Maschine selbst Die baulichen Anlagen: Einlauf, Auslauf, Kanal Die Durchgängigkeit (Sediment, Fische) Fachbereich Bauingenieurwesen Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft Fachgebiet Wasserbau 9

10 Unsere erste Wasserdruckmaschine Fachbereich Bauingenieurwesen Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft Fachgebiet Wasserbau 10

11 Wasserdruckmaschine Fachbereich Bauingenieurwesen Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft Fachgebiet Wasserbau 11

12 Ergebnisse Variation der Durchflüsse Wirkungsgrad [-] 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 Wasserstandsverhältnis t2/t1 [-] 5 l/s 10 l/s 15 l/s 20 l/s 25 l/s theor. eta Fachbereich Bauingenieurwesen Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft Fachgebiet Wasserbau 12

13 Ergebnisse - Durchflussbänder Wirkungsgrad [-] 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 Wasserstandsverhältnis 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 0,5 0, Durchfluss [l/s] Fachbereich Bauingenieurwesen Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft Fachgebiet Wasserbau 13

14 Ergebnisse - Variation der Schaufelstellung 1,0 Wirkungsgrad [-] 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0, theor. eta 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 Wasserstandsverhältnis t2/t1[-] Fachbereich Bauingenieurwesen Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft Fachgebiet Wasserbau 14

15 Wie geht es weiter? Fachbereich Bauingenieurwesen Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft Fachgebiet Wasserbau 15

16 Herzlichen Dank.... der Europäischen Kommission, die das Projekt HYLOW im 7. Rahmenprogramm fördert!.. für Ihre Aufmerksamkeit! Fachbereich Bauingenieurwesen Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft Fachgebiet Wasserbau 16

17 Fachbereich Bauingenieurwesen Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft Fachgebiet Wasserbau 17

18 Fachbereich Bauingenieurwesen Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft Fachgebiet Wasserbau 18

19 Fachbereich Bauingenieurwesen Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft Fachgebiet Wasserbau 19