Eine Staudruckmaschine dient zur Gewinnung von elektrischer Energie aus Wasserkraft bei gleichzeitiger Regelung eines bestimmten Wasserniveaus des Zuflusses.
Aufbau und Funktion Bearbeiten
Die Wirkungsweise der Staudruckmaschine, die an ein konventionelles Wasserrad erinnert, basiert auf dem hydrostatischen Prinzip. Die Staudruckmaschine besteht aus einem Laufrad samt angeschlossenem Generator. Das Laufrad ist so ausgeführt, dass es mit seiner Nabe und den unteren Schaufeln bis auf einen schmalen Spalt das Gerinne fast vollständig verschließt. Durch Abbremsen des Laufrads ist es daher möglich, den Zulauf aufzustauen. Das Abbremsen erfolgt durch einen Generator, der die Bremsenergie in elektrischen Strom umwandelt.
Das Prinzip der Staudruckmaschine wurde von Adolf Brinnich (1939–2008) in Österreich zum Patent angemeldet.
Für den Betrieb der Staudruckmaschine ist nur ein geringer Höhenunterschied erforderlich. Zusätzlich kann sie den Oberwasserpegel regeln. Daher kann die Staudruckmaschine auch bei geringer Fallhöhe und schwankendem Durchfluss zur Energiegewinnung eingesetzt werden. Nach Auffassung des Erfinders nutzt sie neben der potentiellen Energie (Fallhöhe) des Wassers auch dessen kinetische Energie (Strömungsgeschwindigkeit).
Das Funktionsprinzip wird von einigen Autoren mit dem eines geregelten mittelschlächtigen Wasserrades verglichen, andere vergleichen es eher mit einer Rotationswasserdruckmaschine.
Durch die Möglichkeit, den Oberwasserpegel zu regeln, kann die Staudruckmaschine prinzipiell herkömmliche Staustufen ersetzen. Da die Drehgeschwindigkeit des Laufrads genau der Strömungsgeschwindigkeit des Wassers entspricht, können Fische und andere Lebewesen das Laufrad stromabwärts problemlos durchqueren. Stromaufwärts ist weiterhin eine Fischtreppe erforderlich.
Anlagen Bearbeiten
Seit dem 31. März 2006 lief am Wiener Neustädter Kanal in Pfaffstätten eine Pilotanlage. Diese ist zurzeit außer Betrieb. An der Lenne bei Altena ist die erste Staudruckmaschine in Deutschland mit einer Leistung von 260 kW bei 2 Meter Stauhöhe geplant.
Derzeit (Stand Jan. 2014) sind in Pfaffstätten drei Anlagen mit 450 MWh/a geplant bzw. werden bereits gebaut.
Seit 2010/2012 laufen in den Schleusen 28 und 29 am Wiener Neustädter Kanal zwei Prototypanlagen mit einer Gesamtleistung von 30 kW. Dieser von der TU Graz, Institut für Wasserkraftmaschinen begleitete Versuch wurde im Jahr 2021 beendet und die Anlagen wieder ausgebaut.
Quellen Bearbeiten
- Statusbericht zur Entwicklung der Staudruckmaschine, Institut für Hydraulische Strömungsmaschinen der TU Graz.
- Energieagentur NRW: Projekte des Monats November 2004. Wasserkraftwerk Einsal produziert umweltfreundlichen Strom.
- Endlich grünes Licht für die Staudruckmaschine. In: Badener Zeitung, 19. Januar 2014.
Literatur Bearbeiten
- Patent AT404973B: Wasserkraft - Staudruckmaschine. Angemeldet am 1. April 1997, veröffentlicht am 26. April 1999, Erfinder: Brinnich Adolf.
- Patent AT501575A1: Wasserkraft-Staudruckmaschine. Angemeldet am 27. Dezember 2005, veröffentlicht am 15. September 2006, Erfinder: Brinnich Adolf.
- James Senior et al.: The development of the rotary hydraulic pressure machine