Francis-Turbinengeneratoren werden häufig in Wasserkraftwerken eingesetzt, um die kinetische und potenzielle Energie von Wasser in elektrische Energie umzuwandeln. Sie sind eine Art Wasserturbine, die nach dem Impuls- und Reaktionsprinzip arbeitet und daher für Anwendungen mit mittlerem bis hohem Wasserdruck sehr effizient ist.
So funktioniert es:
Wasserströmung: Das Wasser gelangt durch das Spiralgehäuse oder die Spirale in die Turbine, die den Wasserstrom zu den Leitschaufeln leitet.
Leitschaufeln: Diese Leitschaufeln passen die Richtung und Form des Wasserstroms an die Schaufeln des Turbinenlaufrads an. Der Winkel der Leitschaufeln ist entscheidend für optimale Leistung und Effizienz. Die Steuerung erfolgt häufig automatisch.
Turbinenlaufrad: Das Wasser strömt auf das Turbinenlaufrad (den rotierenden Teil der Turbine), das aus gekrümmten Schaufeln besteht. Die Kraft des Wassers versetzt das Laufrad in Rotation. Bei einer Francis-Turbine tritt das Wasser radial (von außen) in die Schaufeln ein und axial (entlang der Turbinenachse) aus. Dies verleiht der Francis-Turbine einen hohen Wirkungsgrad.
Generator: Das Laufrad ist mit einer Welle verbunden, die wiederum mit einem Generator verbunden ist. Dreht sich das Turbinenlaufrad, treibt die Welle den Rotor des Generators an und erzeugt so elektrische Energie.
Abgas: Nachdem das Wasser die Turbine passiert hat, tritt es durch das Saugrohr aus, wodurch die Geschwindigkeit des Wassers verringert und die Energieverluste minimiert werden.
Vorteile von Francis-Turbinen:
Effizienz: Sie sind bei unterschiedlichen Wasserströmen und -höhen hocheffizient.
Vielseitigkeit: Sie können bei unterschiedlichen Kopfbedingungen verwendet werden, von mittel bis hoch.
Kompaktes Design: Im Vergleich zu anderen Turbinentypen wie Peltonturbinen haben sie ein relativ kompaktes Design, was sie ideal für viele Wasserkraftwerke macht.
Stabiler Betrieb: Francis-Turbinen können unter unterschiedlichen Lasten betrieben werden und dennoch eine stabile Leistung aufrechterhalten.
Anwendungen:
Wasserkraftwerke mittlerer bis hoher Fallhöhe (Wasserfälle, Staudämme und Reservoirs)
Pumpspeicherkraftwerke, in denen Wasser außerhalb der Spitzenzeiten hochgepumpt und bei Spitzenbedarf freigesetzt wird.
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Veröffentlichungszeit: 24. Februar 2025
