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Das Wasserkraftwerk
Der Studie zufolge ist Wasserkraft (Wasserkraft oder Wasserkraft ist Energie aus der Energie von fallendem Wasser oder schnell fließendem Wasser , die für nützliche Zwecke genutzt werden kann) als Energiequelle nicht immer umweltfreundlich und ökologisch sinnvoll als erneuerbare Energiequelle (Erneuerbare Energie ist Energie, die aus erneuerbaren Ressourcen gewonnen wird, die natürlich auf menschlicher Zeitskala nachgefüllt werden, wie Sonnenlicht, Wind, Regen, Gezeiten, Wellen und Erdwärme). Die Nachteile überwiegen die Nachteile für kleine Anlagen, die nur einen geringen Beitrag zur umweltfreundlichen Energieerzeugung leisten. Jede Pflanze greift in das Ökosystem der Flüsse ein und kann die Fischbestände teilweise durch Turbinen schädigen. Kraftwerke in großen Flüssen müssen das meiste aus ihnen herausholen, da diese Gewässer ohnehin als Schifffahrtswege genutzt oder aus Gründen des Hochwasserschutzes aufgestaut werden.
Wasserkraft ist bereits heute die wichtigste erneuerbare Energiequelle in Deutschland . Vor allem in den südlichen Bundesländern wird das natürliche Gefälle der Wasserläufe zur Stromerzeugung genutzt. Laut der Studie sind bereits 70% des Potenzials ausgeschöpft. Prinzip der Stromerzeugung in einem Wasserkraftwerk Das
Wasser aus dem Speicherbecken wird über die Druckleitung und die Saugleitung zur Turbine transportiert. Die Turbine treibt den Generator an,
so dass im Kraftwerk Strom erzeugt werden kann. Der Strom wird vom Transformator in die richtige Einheit umgewandelt (Ein Transformator ist ein elektrisches Gerät, das elektrische Energie zwischen zwei oder mehr Stromkreisen durch elektromagnetische Induktion überträgt). Es fließt dann über Stromleitungen in die einzelnen Haushalte. Mittlerweile hat sich die thermische Leistung im gleichen Zeitraum fast verdoppelt. Sobald sich das Wasser bewegt, wird die potentielle Energie in kinetische Energie umgewandelt (in der Physik ist die kinetische Energie eines Objekts die Energie, die es aufgrund seiner Bewegung besitzt). Je mehr und je schneller das Wasser fließt, desto größer ist die Energie. Kaplanturbinen werden wegen des geringen Gefälles eingesetzt. Das Kraftwerk nutzt Wasser aus erhöhten natürlichen Seen oder künstlichen Stauseen. Diese werden in der Regel mittags in Betrieb genommen, um auftretende Spitzen im Stromnetz abzudecken. Je nach Fallhöhe kommen Francis- oder Peltonturbinen zum Einsatz. Während der Schwerlastperiode wird es aus dem Oberbecken in das Unterbecken eingespeist, um andere Kraftwerke zu unterstützen. Pumpspeicherkraftwerke können bei einem Totalausfall die umliegenden Kraftwerke in Betrieb nehmen. Ihr Ursprung liegt bei Benoit Fourneyron (Benoît Fourneyron war ein französischer Ingenieur, geboren in Saint-Étienne, Loire) seit 1824 der am weitesten verbreitete Turbinentyp. Sie werden hauptsächlich bei mittleren Wassertropfen und mittleren Durchflussmengen eingesetzt. Sie kann auch als Pumpe eingesetzt werden, indem die Turbine und ein Generator zu einer sogenannten Pumpturbine verbunden werden.
Das Wasser tritt durch ein Spiralrohr in die Turbine ein.
Die Schaufeln des Laufrades (Ein Laufrad ist ein Rotor zur Erhöhung des Drucks und des Durchflusses einer Flüssigkeit) können an den verfügbaren Wasserdruck angepasst werden. Das Wasser wird über eine Saugleitung auf der Turbinenachse abgeführt. Er eignet sich besonders für Flüsse, in denen große Wassermengen bei geringem Gefälle zur Verfügung stehen.
Die Turbinen werden vertikal im Laufwasserkraftwerk für Förderhöhen bis zu max. 65m. Das Laufrad dieser Turbine ähnelt einem Propeller, dessen Schaufeln verstellbar sind. Wasser fließt um ihn herum und treibt einen Generator an. Das Leitwerk sorgt dafür, dass das Wasser parallel zur Welle auf die Messer trifft. Die Turbine kann durch die hydraulisch verstellbaren Laufradschaufeln doppelt geregelt werden. Dies ermöglicht eine bessere Anpassung an die jeweilige Wassermenge und Fallhöhe. Die Peltonturbine (Das Pelton-Rad ist eine Impulswasserturbine) wurde 1880 von dem amerikanischen Ingenieur Lester Pelton (Lester Allen Pelton war ein amerikanischer Erfinder, der wesentlich zur Entwicklung der Wasserkraft im alten Westen und weltweit beigetragen hat) und ist eine sogenannte Freistrahlturbine. Sie geht auf den Bau des deutschen Arztes Johann Andreas von Segner zurück. Die Turbine wird in Fallhöhen von 350 m bis 1800 m mit vergleichsweise geringen Wassermengen eingesetzt. Bei einer Fallhöhe von 1000 m kann der Wasserstrahl eine Geschwindigkeit von fast 500 km/h erreichen. Je nach Ausführung und Fallhöhe verbraucht er zwischen 20 und 8000 l Wasser pro Sekunde. Die Geschwindigkeit beträgt bis zu 3000 Umdrehungen pro Minute (Umdrehungen pro Minute ist ein Maß für die Frequenz der Rotation, insbesondere die Anzahl der Umdrehungen um eine feste Achse in einer Minute). Oskar von Miller (Oskar von Miller war deutscher Ingenieur und Gründer des Deutschen Museums, eines großen Museums für Technik und Wissenschaft) initiierte das Projekt bei der obersten Baubehörde des Bayerischen Staatsministeriums des Innern. Das Projekt teilte unterschiedliche Meinungen, einerseits Begeisterung, andererseits Warnungen vor dem vermessenen Eingriff in die Natur. Am 21. Juni 1918 beschloss der Bayerische Landtag den Bau des Kraftwerks Walchensee. Am 24. Januar 1924 trieb das Walchenseewasser am Ufer des Kochelsees erstmals eine Turbine an.
Um genügend Wasser zu bekommen, wird dem Walchensee (Walchensee oder Walchensee ist einer der tiefsten und größten Alpenseen in Deutschland , mit einer maximalen Tiefe von und einer Fläche von) zusätzlich Wasser aus der Isar und dem Rißbach zugeführt. In Urfell fließt das Wasser in einen 1.200 m langen Tunnel, der in den Wasserschloss mündet (der den Ausgleich bei einer plötzlichen Änderung des Wasserbedarfs regelt). Von dort schießt das Wasser durch die ca. 450 m lange Rohrleitung zu den Turbinen. Die sechs Rohre sind für einen Überdruck von 40% berechnet. Die Maschinenhalle ist über 100 m lang. Jeweils vier Rohre führen in eine Francisturbine (Die Francisturbine ist eine von James B. Francis in Lowell, Massachusetts, entwickelte Wasserturbine) (24.000 PS Leistung), angeschlossen an einen Drehstromgenerator (23.000-25.000 kVA). Die vier Pelton-Freistrahlturbinen (18.000 PS) erhalten ihr Wasser aus den beiden anderen Rohren. Daran sind vier einphasige Stromerzeuger (12.500-16.000 kVA) angeschlossen. Damals erzeugten Europas größte Einphasen-Generatoren Strom für den Bahnbetrieb der Deutschen Bahn AG. Alle Turbinen schlucken 84 m³ pro Sekunde bei voller Leistung. Nachdem das Wasser seine Arbeit getan hat, fließt es zurück in den Kochelsee (Kochelsee liegt südlich von München am Rande der bayerischen Alpen) durch den Unterwasserkanal des Kraftwerks. Dabei wird die Energie von der Maschinenspannung (6.600 V) auf die Spannung des Netzes, das die Energie abtransportiert (110.000 V), erhöht. Der Strom fließt über Leistungsschalter und Leistungsschalter zu den Oberleitungen (Eine Oberleitung oder Oberleitung wird zur Übertragung elektrischer Energie an Straßenbahnen, Trolleybusse oder Züge verwendet) und damit ins Netz. Für das Bayernwerk spielt das Kraftwerk Walchensee eine wichtige Rolle als Generator von wertvollem Spitzenstrom. Das Kraftwerk gehört zur Kategorie der Spitzenlastkraftwerke. Im Gegensatz zu Kohle- oder Kernkraftwerken kann sie innerhalb weniger Minuten voll ausgelastet werden.
Mit einer durchschnittlichen Jahreserzeugung von 320.000.000 kWh ist das Kraftwerk Walchensee (das Kraftwerk Walchensee ist ein Wasserkraftwerk in Bayern) eines der größten Hochdruckspeicherkraftwerke in Deutschland .