Wir haben bereits erläutert, dass sich hydraulische Turbinen in Prallturbinen und Schrägprallturbinen unterteilen lassen. Auch die Klassifizierung und die zulässigen Fallhöhen von Prallturbinen wurden schon vorgestellt. Prallturbinen lassen sich weiter in Schaufelradturbinen, Schrägprallturbinen und Doppelprallturbinen unterteilen, die im Folgenden näher erläutert werden.
Das Laufrad der Prallturbine befindet sich stets in der Atmosphäre. Der Hochdruckwasserstrom aus der Druckleitung wird vor Eintritt in die Turbine in einen Hochgeschwindigkeits-Freistrahl umgewandelt. Durch die Druckänderungen wird der größte Teil seiner kinetischen Energie auf die Schaufeln übertragen und treibt das Laufrad an. Während des gesamten Auftreffens des Strahls auf das Laufrad bleibt der Druck im Strahl im Wesentlichen konstant und entspricht annähernd dem Atmosphärendruck.
Schaufelradturbine: Auch als Scherturbine bekannt, siehe Abbildung. Der Hochgeschwindigkeits-Freistrahl aus der Düse trifft senkrecht in tangentialer Richtung auf die Schaufeln des Laufrads. Diese Turbinenart eignet sich für Wasserkraftwerke mit hoher Fallhöhe und geringem Durchfluss, insbesondere bei Fallhöhen über 400 m. Aufgrund der begrenzten Festigkeit und der Gefahr von Kavitation ist die Francis-Turbine in diesem Fall ungeeignet, weshalb häufig Schaufelradturbinen zum Einsatz kommen. Die Fallhöhe großer Schaufelradturbinen liegt zwischen 300 und 1700 m, die kleinerer zwischen 40 und 250 m. Die derzeit höchste Fallhöhe einer Schaufelradturbine beträgt 1767 m (Wasserkraftwerk Lesek, Österreich). Die Auslegungsfallhöhe der Schaufelradturbine des Wasserkraftwerks Tianhu in China liegt bei 1022,4 m.
Schrägturbine
Der freie Strahl aus der Düse tritt von einer Seite des Laufrads in die Schaufel ein und verlässt sie auf der anderen Seite unter einem Winkel zur Laufraddrehebene. Im Vergleich zu Schaufelradturbinen ist ihr Überlaufvolumen größer, der Wirkungsgrad jedoch geringer. Daher wird diese Turbinenart üblicherweise in kleinen und mittelgroßen Wasserkraftwerken eingesetzt, wobei die Fallhöhe in der Regel zwischen 20 und 300 m liegt.
Doppelklick auf die Turbine
Der aus der Düse austretende Wasserstrahl trifft zweimal nacheinander auf die Laufradschaufeln. Diese Turbinenart ist einfach aufgebaut und leicht herzustellen, weist jedoch einen geringen Wirkungsgrad und eine geringe Laufradschaufelfestigkeit auf. Sie eignet sich nur für kleine Wasserkraftwerke mit einer Einzelleistung von maximal 1000 kW und einer Fallhöhe von in der Regel 5–100 m.
Dies sind die Klassifizierungen von Prallturbinen. Im Vergleich zu Prallturbinen gibt es weniger Unterklassen. In Gebieten mit großen Wassergefälle sind Prallturbinen jedoch besonders effektiv, wie beispielsweise am Yarlung Zangbo in meinem Land, wo das Gefälle über 2.000 Meter beträgt und der gleichzeitige Bau von Staudämmen unrealistisch ist. Daher sind Prallturbinen dort die beste Wahl.
Veröffentlichungsdatum: 28. Juli 2022
