Axial-Wasserkraftwerke, üblicherweise mit Kaplan-Turbinen ausgestattet, eignen sich ideal für Standorte mit geringer bis mittlerer Fallhöhe und hohen Durchflussraten. Diese Turbinen werden aufgrund ihrer hohen Effizienz und Anpassungsfähigkeit häufig in Laufwasser- und Niedrigwasser-Staudämmen eingesetzt. Der Erfolg solcher Wasserkraftwerke hängt maßgeblich von gut geplanten und sorgfältig ausgeführten Bauarbeiten ab, die die Grundlage für Turbinenleistung, Betriebsstabilität und Sicherheit bilden.
1. Standortvorbereitung und Flussumleitung
Vor Beginn größerer Bauarbeiten ist die Vorbereitung des Geländes unerlässlich. Dazu gehören die Räumung des Baugebiets, der Bau von Zufahrtsstraßen und die Einrichtung eines Flussumleitungssystems, um das Wasser umzuleiten und eine trockene Arbeitsumgebung zu schaffen. Fangdämme – temporäre Absperrungen im oder über dem Fluss – werden häufig eingesetzt, um die Baustelle vom Wasser zu isolieren.
2. Einlassstruktur
Das Einlaufbauwerk steuert den Wassereintritt in das Kraftwerk und gewährleistet einen schmutzfreien, stabilen Zufluss zur Turbine. Es umfasst Rechen, Wehre und manchmal auch Sedimentspüleinrichtungen. Eine ordnungsgemäße hydraulische Auslegung ist entscheidend, um Wirbelbildung zu verhindern, Druckverluste zu minimieren und die Turbine vor schwimmenden Ablagerungen zu schützen.
3. Druckrohrleitung oder offener Kanal
Je nach Auslegung wird das Wasser vom Zulauf über Druckrohre (geschlossene Rohre) oder offene Kanäle zur Turbine geleitet. In vielen Axialströmungssystemen – insbesondere in Niederdruckanlagen – wird ein offener Zulauf verwendet, der direkt mit der Turbine verbunden ist. Strukturelle Stabilität, gleichmäßige Strömung und die Minimierung hydraulischer Verluste sind hierbei die wichtigsten Aspekte.
4. Kraftwerksstruktur
Das Kraftwerk beherbergt die Turbinen-Generator-Einheit, die Steuerungssysteme und die Zusatzausrüstung. Bei Kaplan-Turbinen, die üblicherweise vertikal installiert werden, muss das Kraftwerk so ausgelegt sein, dass es großen axialen Belastungen und dynamischen Kräften standhält. Schwingungsstabilität, Wasserdichtigkeit und einfacher Wartungszugang sind entscheidende Aspekte der Konstruktion.
5. Saugrohr und Unterwasserkanal
Das Saugrohr spielt eine entscheidende Rolle bei der Rückgewinnung der kinetischen Energie des aus der Turbine austretenden Wassers. Ein gut konstruiertes Saugrohr erhöht den Gesamtwirkungsgrad. Der Unterwasserkanal leitet das Wasser sicher zurück in den Fluss. Beide Strukturen erfordern eine präzise Formgebung, um Turbulenzen und Rückstaueffekte zu reduzieren.
6. Kontrollraum und Nebengebäude
Zu den Bauarbeiten gehören neben den Hauptgebäuden auch der Bau von Kontrollräumen, Personalunterkünften, Werkstätten und weiteren Betriebsgebäuden. Diese Einrichtungen gewährleisten einen zuverlässigen Anlagenbetrieb und eine langfristige Instandhaltung.
7. Umwelt- und geotechnische Aspekte
Bodenuntersuchungen, Hangsicherung, Erosionsschutz und Umweltschutz sind wesentliche Bestandteile der Bauplanung. Geeignete Entwässerungssysteme, Fischtreppen (falls erforderlich) und Landschaftsgestaltung tragen dazu bei, die Umweltauswirkungen des Projekts zu minimieren.
Die bautechnische Komponente eines Axialströmungswasserkraftwerks ist entscheidend für dessen Gesamtleistung und Langlebigkeit. Jede Struktur – vom Einlauf bis zum Unterwasserkanal – muss sorgfältig geplant und gebaut werden, um den hydrologischen Kräften, geologischen Bedingungen und betrieblichen Anforderungen standzuhalten. Eine enge Zusammenarbeit zwischen Bauingenieuren, Wasserkraftanlagenlieferanten und Umweltexperten ist der Schlüssel zu einer sicheren, effizienten und nachhaltigen Wasserkraftlösung.
Veröffentlichungszeit: 11. Juni 2025
