In der sich ständig weiterentwickelnden Energielandschaft ist die Entwicklung effizienter Stromerzeugungstechnologien wichtiger denn je. Angesichts der Herausforderungen, den wachsenden Energiebedarf zu decken und gleichzeitig die CO2-Emissionen zu reduzieren, stehen erneuerbare Energiequellen im Vordergrund. Wasserkraft ist dabei eine zuverlässige und nachhaltige Option und liefert einen erheblichen Teil des weltweiten Stroms.
Die Francis-Turbine, eine Schlüsselkomponente von Wasserkraftwerken, spielt in dieser Energiewende eine zentrale Rolle. 1849 von James B. Francis erfunden, zählt dieser Turbinentyp zu den weltweit am weitesten verbreiteten. Ihre Bedeutung im Wasserkraftbereich ist unübersehbar, da sie die Energie fließenden Wassers effizient in mechanische Energie umwandelt, die dann von einem Generator in elektrische Energie umgewandelt wird. Mit ihrem breiten Anwendungsspektrum – von kleinen ländlichen Wasserkraftprojekten bis hin zu großen kommerziellen Kraftwerken – hat sich die Francis-Turbine als vielseitige und zuverlässige Lösung zur Nutzung der Wasserkraft erwiesen.
Hohe Effizienz bei der Energieumwandlung
Die Francis-Turbine ist bekannt für ihre hohe Effizienz bei der Umwandlung der Energie fließenden Wassers in mechanische Energie, die anschließend von einem Generator in elektrische Energie umgewandelt wird. Diese hohe Effizienz ist das Ergebnis ihres einzigartigen Designs und ihrer Funktionsprinzipien.
1. Nutzung kinetischer und potentieller Energie
Francis-Turbinen nutzen die kinetische und potenzielle Energie des Wassers optimal. Beim Eintritt in die Turbine durchströmt das Wasser zunächst das Spiralgehäuse, das es gleichmäßig im Laufrad verteilt. Die Laufradschaufeln sind sorgfältig geformt, um eine gleichmäßige und effiziente Wasserströmung zu gewährleisten. Während sich das Wasser vom Außendurchmesser des Laufrads zur Mitte bewegt (radial-axiales Strömungsmuster), wird die potenzielle Energie des Wassers aufgrund der Druckhöhe (Höhenunterschied zwischen Wasserquelle und Turbine) allmählich in kinetische Energie umgewandelt. Diese kinetische Energie wird dann auf das Laufrad übertragen und versetzt es in Rotation. Der gut konzipierte Strömungsverlauf und die Form der Laufradschaufeln ermöglichen der Turbine, dem Wasser viel Energie zu entziehen und so eine hocheffiziente Energieumwandlung zu erreichen.
2. Vergleich mit anderen Turbinentypen
Im Vergleich zu anderen Wasserturbinentypen, wie der Pelton-Turbine und der Kaplan-Turbine, weist die Francis-Turbine in einem bestimmten Bereich von Betriebsbedingungen deutliche Vorteile hinsichtlich des Wirkungsgrades auf.
Peltonturbine: Die Peltonturbine eignet sich vor allem für Anwendungen mit hohem Fallhöhenniveau. Sie nutzt die kinetische Energie eines Hochgeschwindigkeitswasserstrahls, der auf die Schaufeln am Laufrad trifft. Während sie bei hohem Fallhöhenniveau hocheffizient ist, erreicht sie bei mittlerem Fallhöhenniveau nicht den Wirkungsgrad einer Francisturbine. Die Francisturbine kann sowohl kinetische als auch potenzielle Energie nutzen und hat für Wasserquellen mit mittlerem Fallhöhenniveau bessere Strömungseigenschaften, wodurch sie in diesem Bereich einen höheren Wirkungsgrad erzielen kann. Beispielsweise kann eine Francisturbine in einem Kraftwerk mit einer Wasserquelle mit mittlerem Fallhöhenniveau (sagen wir 50 – 200 Meter) Wasserenergie mit einem Wirkungsgrad von etwa 90 % in mechanische Energie umwandeln, bei guter Auslegung sogar noch höher, während eine Peltonturbine unter gleichen Fallhöhenbedingungen einen vergleichsweise geringeren Wirkungsgrad aufweisen kann.
Kaplan-Turbine: Die Kaplan-Turbine ist für Anwendungen mit niedrigem und hohem Durchfluss konzipiert. Obwohl sie bei niedrigem Durchfluss sehr effizient ist, übertrifft die Francis-Turbine sie bei mittlerem Durchfluss in puncto Effizienz. Die Laufradschaufeln der Kaplan-Turbine sind verstellbar, um die Leistung bei niedrigem und hohem Durchfluss zu optimieren. Ihre Konstruktion ist jedoch bei mittlerem Durchfluss nicht so effizient wie die der Francis-Turbine. In einem Kraftwerk mit einer Fallhöhe von 30 bis 50 Metern ist eine Kaplan-Turbine möglicherweise die beste Wahl, doch ab einer Fallhöhe von 50 Metern spielt die Francis-Turbine ihre Überlegenheit in der Energieumwandlungseffizienz aus.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Design der Francis-Turbine eine effizientere Nutzung der Wasserenergie in einem breiten Spektrum von Anwendungen mit mittlerer Fallhöhe ermöglicht und sie daher bei vielen Wasserkraftprojekten auf der ganzen Welt zur bevorzugten Wahl macht.
Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Wasserbedingungen
Eines der bemerkenswerten Merkmale der Francis-Turbine ist ihre hohe Anpassungsfähigkeit an unterschiedlichste Wasserbedingungen. Das macht sie zu einer vielseitigen Wahl für Wasserkraftprojekte weltweit. Diese Anpassungsfähigkeit ist entscheidend, da die Wasserressourcen in Bezug auf Fallhöhe (die vertikale Höhe des Wassers) und Durchflussrate an verschiedenen geografischen Standorten stark variieren.
1. Anpassungsfähigkeit von Druckhöhe und Durchflussrate
Fallhöhenbereich: Francis-Turbinen können über einen relativ großen Fallhöhenbereich effizient arbeiten. Am häufigsten werden sie bei mittleren Fallhöhen eingesetzt, typischerweise bei Fallhöhen von etwa 20 bis 300 Metern. Mit entsprechenden Konstruktionsänderungen können sie jedoch auch bei noch niedrigeren oder höheren Fallhöhen eingesetzt werden. Beispielsweise kann die Francis-Turbine bei niedriger Fallhöhe, sagen wir etwa 20 bis 50 Metern, mit speziellen Laufradschaufelformen und Strömungskanalgeometrien konstruiert werden, um die Energiegewinnung zu optimieren. Die Laufradschaufeln sind so konstruiert, dass der Wasserstrom, der aufgrund der niedrigen Fallhöhe eine relativ geringere Geschwindigkeit aufweist, seine Energie dennoch effektiv auf das Laufrad übertragen kann. Bei steigender Fallhöhe kann die Konstruktion angepasst werden, um die höhere Geschwindigkeit des Wasserstroms zu bewältigen. Bei Anwendungen mit hohen Fallhöhen von fast 300 Metern sind die Turbinenkomponenten so konstruiert, dass sie dem hohen Wasserdruck standhalten und die große Menge an potenzieller Energie effizient in mechanische Energie umwandeln.
Durchflussvariation: Die Francis-Turbine kann auch mit unterschiedlichen Durchflussraten umgehen. Sie funktioniert sowohl bei konstanter als auch bei variabler Strömung gut. In einigen Wasserkraftwerken kann die Wasserdurchflussrate saisonal aufgrund von Faktoren wie Niederschlagsmustern oder Schneeschmelze schwanken. Dank ihrer Konstruktion kann die Francis-Turbine auch bei schwankender Durchflussrate einen relativ hohen Wirkungsgrad aufrechterhalten. Bei hoher Durchflussrate kann sich die Turbine beispielsweise an die gestiegene Wassermenge anpassen, indem sie das Wasser effizient durch ihre Komponenten leitet. Das Spiralgehäuse und die Leitschaufeln sind so konstruiert, dass sie das Wasser gleichmäßig um das Laufrad verteilen und so sicherstellen, dass die Laufschaufeln unabhängig von der Durchflussrate effektiv mit dem Wasser interagieren können. Bei sinkender Durchflussrate kann die Turbine weiterhin stabil arbeiten, obwohl die Leistungsabgabe natürlich proportional zur Abnahme der Wasserdurchflussrate reduziert wird.
2. Anwendungsbeispiele in verschiedenen geografischen Umgebungen
Bergregionen: In Bergregionen wie dem Himalaya in Asien oder den Anden in Südamerika gibt es zahlreiche Wasserkraftwerke, die Francis-Turbinen einsetzen. Diese Regionen verfügen aufgrund des steilen Geländes oft über Wasserquellen mit hohem Druck. So verfügt beispielsweise der Nurek-Staudamm in Tadschikistan im Pamir-Gebirge über eine solche Wasserquelle mit hohem Druck. Die im Nurek-Wasserkraftwerk installierten Francis-Turbinen sind für den großen Druckunterschied ausgelegt (der Damm ist über 300 Meter hoch). Die Turbinen wandeln das hohe Energiepotenzial des Wassers effizient in elektrische Energie um und tragen so maßgeblich zur Stromversorgung des Landes bei. Die steilen Höhenunterschiede in den Bergen liefern die nötige Fallhöhe für den hocheffizienten Betrieb der Francis-Turbinen, und ihre Anpassungsfähigkeit an hohe Druckhöhen macht sie zur idealen Wahl für derartige Projekte.
Flussebenen: In Flussebenen, wo die Fallhöhe relativ niedrig, die Durchflussmenge jedoch beträchtlich sein kann, werden Francis-Turbinen ebenfalls häufig eingesetzt. Der Drei-Schluchten-Damm in China ist ein Paradebeispiel dafür. Der Damm am Jangtsekiang hat eine Fallhöhe, die in dem für Francis-Turbinen geeigneten Bereich liegt. Die Turbinen des Drei-Schluchten-Wasserkraftwerks müssen eine große Durchflussmenge aus dem Jangtsekiang bewältigen. Die Francis-Turbinen sind dafür ausgelegt, die Energie des großen Wasserstroms mit relativ geringer Fallhöhe effizient in elektrische Energie umzuwandeln. Durch die Anpassungsfähigkeit der Francis-Turbinen an unterschiedliche Durchflussmengen können sie die Wasserressourcen des Flusses optimal nutzen und enorme Mengen Strom erzeugen, um den Energiebedarf eines großen Teils von China zu decken.
Inselumgebungen: Inseln verfügen oft über einzigartige Wasserressourcen. Beispielsweise werden auf einigen pazifischen Inseln, wo es kleine bis mittelgroße Flüsse mit schwankender Durchflussrate je nach Regen- und Trockenzeit gibt, Francis-Turbinen in Kleinwasserkraftwerken eingesetzt. Diese Turbinen können sich an die wechselnden Wasserbedingungen anpassen und so eine zuverlässige Stromquelle für die lokale Bevölkerung darstellen. In der Regenzeit, wenn die Durchflussrate hoch ist, können die Turbinen mit höherer Leistung arbeiten, und in der Trockenzeit können sie trotz reduzierter Durchflussrate, wenn auch mit geringerer Leistung, betrieben werden, wodurch eine kontinuierliche Stromversorgung gewährleistet wird.
Zuverlässigkeit und Langzeitbetrieb
Die Francis-Turbine wird aufgrund ihrer Zuverlässigkeit und Langzeitbetriebsfähigkeit hoch geschätzt, was für Stromerzeugungsanlagen, die über längere Zeiträume eine stabile Stromversorgung aufrechterhalten müssen, von entscheidender Bedeutung ist.
1. Robustes Strukturdesign
Die Francis-Turbine zeichnet sich durch eine robuste und ausgereifte Konstruktion aus. Das Laufrad, das zentrale rotierende Bauteil der Turbine, besteht typischerweise aus hochfesten Materialien wie Edelstahl oder Speziallegierungen. Diese Materialien werden aufgrund ihrer hervorragenden mechanischen Eigenschaften wie hoher Zugfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Dauerfestigkeit ausgewählt. Beispielsweise sind die Laufradschaufeln in großen Francis-Turbinen, die in großen Wasserkraftwerken eingesetzt werden, so konstruiert, dass sie dem hohen Wasserdruck und den während der Rotation entstehenden mechanischen Belastungen standhalten. Die Konstruktion des Laufrads ist optimiert, um eine gleichmäßige Spannungsverteilung zu gewährleisten und so das Risiko von Spannungskonzentrationen, die zu Rissen oder Strukturversagen führen könnten, zu reduzieren.
Auch das Spiralgehäuse, das das Wasser zum Laufrad leitet, ist auf Langlebigkeit ausgelegt. Es besteht üblicherweise aus dickwandigen Stahlplatten, die dem hohen Druck des in die Turbine eintretenden Wasserstroms standhalten. Die Verbindung zwischen dem Spiralgehäuse und anderen Komponenten, wie den Stütz- und Leitschaufeln, ist robust und zuverlässig ausgelegt, um einen reibungslosen Betrieb der gesamten Struktur unter verschiedenen Betriebsbedingungen zu gewährleisten.
2. Geringer Wartungsaufwand
Ein wesentlicher Vorteil der Francis-Turbine ist ihr relativ geringer Wartungsaufwand. Dank ihrer einfachen und effizienten Konstruktion verfügt sie im Vergleich zu anderen Turbinentypen über weniger bewegliche Teile, was die Wahrscheinlichkeit von Komponentenausfällen reduziert. So verfügen beispielsweise die Leitschaufeln, die den Wasserzufluss ins Laufrad steuern, über ein einfaches mechanisches Verbindungssystem. Dieses System ist für Inspektion und Wartung leicht zugänglich. Zu den regelmäßigen Wartungsarbeiten gehören vor allem die Schmierung beweglicher Teile, die Überprüfung der Dichtungen zur Vermeidung von Wasserlecks und die Überwachung des mechanischen Gesamtzustands der Turbine.
Auch die verwendeten Materialien tragen zu ihrem geringen Wartungsbedarf bei. Die korrosionsbeständigen Materialien für das Laufrad und andere wasserberührte Komponenten reduzieren den Bedarf an häufigem Austausch aufgrund von Korrosion. Moderne Francis-Turbinen sind zudem mit fortschrittlichen Überwachungssystemen ausgestattet. Diese Systeme überwachen kontinuierlich Parameter wie Vibration, Temperatur und Druck. Durch die Analyse dieser Daten können Betreiber potenzielle Probleme frühzeitig erkennen und präventive Wartungsarbeiten durchführen. Dadurch wird der Bedarf an unerwarteten Stillständen für größere Reparaturen weiter reduziert.
3. Lange Lebensdauer
Francis-Turbinen haben eine lange Lebensdauer, oft mehrere Jahrzehnte. In vielen Wasserkraftwerken weltweit sind Francis-Turbinen, die vor Jahrzehnten installiert wurden, noch immer in Betrieb und erzeugen effizient Strom. Beispielsweise sind einige der ersten Francis-Turbinen in den USA und Europa seit über 50 Jahren in Betrieb. Mit fachgerechter Wartung und gelegentlichen Modernisierungen können diese Turbinen weiterhin zuverlässig arbeiten.
Die lange Lebensdauer der Francis-Turbine ist nicht nur für die Stromerzeugungsindustrie hinsichtlich der Kosteneffizienz von Vorteil, sondern trägt auch zur allgemeinen Stabilität der Stromversorgung bei. Eine langlebige Turbine erspart Kraftwerken die hohen Kosten und Störungen, die mit einem häufigen Turbinenaustausch verbunden sind. Sie trägt zudem zur langfristigen Rentabilität der Wasserkraft als zuverlässige und nachhaltige Energiequelle bei und stellt sicher, dass über viele Jahre hinweg kontinuierlich sauberer Strom erzeugt werden kann.
Kosteneffizienz auf lange Sicht
Betrachtet man die Kosteneffizienz von Stromerzeugungstechnologien, erweist sich die Francis-Turbine als vorteilhafte Option für den langfristigen Betrieb von Wasserkraftwerken.
1. Erstinvestition und langfristige Betriebskosten
Anfangsinvestition: Obwohl die Anfangsinvestition in ein Wasserkraftprojekt mit Francis-Turbinen relativ hoch sein kann, ist es wichtig, die langfristige Perspektive zu betrachten. Die Kosten für Kauf, Installation und Ersteinrichtung der Francis-Turbine, einschließlich Laufrad, Spiralgehäuse und anderer Komponenten, sowie für den Bau der Kraftwerksinfrastruktur sind erheblich. Diese Anfangsausgaben werden jedoch durch die langfristigen Vorteile ausgeglichen. Beispielsweise kann sich bei einem mittelgroßen Wasserkraftwerk mit einer Leistung von 50 – 100 MW die Anfangsinvestition für eine Reihe von Francis-Turbinen und die zugehörige Ausrüstung auf mehrere zehn Millionen Dollar belaufen. Verglichen mit anderen Stromerzeugungstechnologien, wie beispielsweise dem Bau eines neuen Kohlekraftwerks, das kontinuierliche Investitionen in die Kohlebeschaffung und komplexe Umweltschutzmaßnahmen zur Einhaltung der Emissionsstandards erfordert, ist die langfristige Kostenstruktur eines Wasserkraftprojekts mit Francis-Turbinen jedoch stabiler.
Langfristige Betriebskosten: Die Betriebskosten einer Francis-Turbine sind relativ gering. Sobald die Turbine installiert und das Kraftwerk in Betrieb ist, fallen die Hauptkosten für Personal für Überwachung und Wartung sowie für den Austausch kleinerer Komponenten an. Der hocheffiziente Betrieb der Francis-Turbine ermöglicht die Erzeugung großer Mengen Strom mit relativ geringem Wassereinsatz. Dies reduziert die Kosten pro erzeugter Stromeinheit. Im Gegensatz dazu verursachen Wärmekraftwerke, wie Kohle- oder Gaskraftwerke, erhebliche Brennstoffkosten, die im Laufe der Zeit aufgrund steigender Brennstoffpreise und Schwankungen auf dem globalen Energiemarkt steigen. Beispielsweise können die Brennstoffkosten eines Kohlekraftwerks jährlich um einen bestimmten Prozentsatz steigen, da die Kohlepreise der Dynamik von Angebot und Nachfrage, den Förder- und Transportkosten unterliegen. In einem Wasserkraftwerk mit Francis-Turbine sind die Kosten für Wasser, den „Brennstoff“, für die Turbine im Wesentlichen kostenlos, abgesehen von den Kosten für das Wasserressourcenmanagement und möglichen Wassergebühren, die in der Regel deutlich niedriger sind als die Brennstoffkosten von Wärmekraftwerken.
2. Senkung der Gesamtkosten der Stromerzeugung durch hocheffizienten Betrieb und geringen Wartungsaufwand
Hocheffizienter Betrieb: Die hocheffiziente Energieumwandlung der Francis-Turbine trägt direkt zur Kostensenkung bei. Eine effizientere Turbine kann aus der gleichen Wassermenge mehr Strom erzeugen. Beispielsweise erzeugt eine Francis-Turbine mit einem Wirkungsgrad von 90 % bei der Umwandlung von Wasserenergie in mechanische Energie (die dann in elektrische Energie umgewandelt wird) bei gleicher Wassermenge und Fallhöhe 12,5 % mehr Strom als eine weniger effiziente Turbine mit einem Wirkungsgrad von 80 %. Diese höhere Stromausbeute bedeutet, dass die Fixkosten des Kraftwerksbetriebs, wie Infrastruktur-, Management- und Personalkosten, auf eine größere Stromproduktionsmenge verteilt werden. Dadurch sinken die Kosten pro Stromeinheit (die Stromgestehungskosten, LCOE).
Geringer Wartungsaufwand: Der geringe Wartungsaufwand der Francis-Turbine spielt ebenfalls eine entscheidende Rolle für die Wirtschaftlichkeit. Durch die geringere Anzahl beweglicher Teile und die Verwendung langlebiger Materialien sind größere Wartungsarbeiten und Komponentenaustausch seltener erforderlich. Regelmäßige Wartungsarbeiten wie Schmierung und Inspektionen sind relativ kostengünstig. Im Gegensatz dazu erfordern einige andere Turbinentypen oder Stromerzeugungsanlagen häufigere und kostspieligere Wartungen. Beispielsweise verfügt eine Windturbine, obwohl sie eine erneuerbare Energiequelle darstellt, über verschleißanfällige Komponenten wie das Getriebe, die alle paar Jahre teuer überholt oder ausgetauscht werden müssen. In einem Wasserkraftwerk mit Francis-Turbine führen die langen Intervalle zwischen den größeren Wartungsarbeiten dazu, dass die Gesamtwartungskosten über die gesamte Lebensdauer der Turbine deutlich niedriger sind. Dies, kombiniert mit ihrer langen Lebensdauer, senkt die Gesamtkosten der Stromerzeugung im Laufe der Zeit weiter und macht die Francis-Turbine zu einer kostengünstigen Wahl für die langfristige Stromerzeugung.
Umweltfreundlichkeit
Die auf Francis-Turbinen basierende Wasserkrafterzeugung bietet im Vergleich zu vielen anderen Stromerzeugungsmethoden erhebliche Umweltvorteile und ist daher ein entscheidender Bestandteil des Übergangs zu einer nachhaltigeren Energiezukunft.
1. Reduzierte Kohlenstoffemissionen
Einer der wichtigsten Umweltvorteile von Francis-Turbinen ist ihr minimaler CO2-Fußabdruck. Im Gegensatz zu fossilbasierten Kraftwerken wie Kohle- und Gaskraftwerken verbrennen Wasserkraftwerke mit Francis-Turbinen im Betrieb keine fossilen Brennstoffe. Kohlekraftwerke sind große Kohlendioxid-Emittenten (CO2). Ein typisches großes Kohlekraftwerk emittiert jährlich Millionen Tonnen CO2. Beispielsweise kann ein 500-MW-Kohlekraftwerk jährlich rund 3 Millionen Tonnen CO2 ausstoßen. Im Vergleich dazu erzeugt ein Wasserkraftwerk ähnlicher Kapazität mit Francis-Turbinen im Betrieb praktisch keine direkten CO2-Emissionen. Diese Emissionsfreiheit von Francis-Turbinen-Wasserkraftwerken spielt eine entscheidende Rolle bei den weltweiten Bemühungen zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen und zur Eindämmung des Klimawandels. Indem Länder fossilbasierte Stromerzeugung durch Wasserkraft ersetzen, können sie einen wesentlichen Beitrag zur Erreichung ihrer CO2-Reduktionsziele leisten. Beispielsweise weisen Länder wie Norwegen, die stark auf Wasserkraft angewiesen sind (wobei Francis-Turbinen weit verbreitet sind), im Vergleich zu Ländern, die stärker von fossilen Brennstoffen abhängig sind, einen relativ geringen Pro-Kopf-Kohlenstoffausstoß auf.
2. Geringe Luftschadstoffemissionen
Neben Kohlenstoffemissionen setzen fossile Kraftwerke auch verschiedene Luftschadstoffe wie Schwefeldioxid (SO₂), Stickoxide (NO₂) und Feinstaub frei. Diese Schadstoffe haben schwerwiegende negative Auswirkungen auf die Luftqualität und die menschliche Gesundheit. SO₂ kann sauren Regen verursachen, der Wälder, Seen und Gebäude schädigt. NO₂ trägt zur Smogbildung bei und kann Atemwegserkrankungen verursachen. Feinstaub, insbesondere Feinstaub (PM₂), wird mit einer Reihe von Gesundheitsproblemen in Verbindung gebracht, darunter Herz- und Lungenerkrankungen.
Wasserkraftwerke mit Francis-Turbinen hingegen stoßen während des Betriebs keine schädlichen Luftschadstoffe aus. Das bedeutet, dass Regionen mit Wasserkraftwerken sauberere Luft genießen und so die öffentliche Gesundheit verbessern können. In Gebieten, in denen Wasserkraft einen erheblichen Teil der fossilen Energieerzeugung ersetzt, hat sich die Luftqualität deutlich verbessert. So sind beispielsweise in einigen Regionen Chinas, in denen große Wasserkraftwerke mit Francis-Turbinen errichtet wurden, die Werte von SO₂, NO₂ und Feinstaub in der Luft gesunken, was zu weniger Atemwegs- und Herz-Kreislauf-Erkrankungen in der lokalen Bevölkerung führt.
3. Minimale Auswirkungen auf das Ökosystem
Bei richtiger Planung und Verwaltung können Wasserkraftwerke mit Francis-Turbinen im Vergleich zu anderen Energieentwicklungsprojekten relativ geringe Auswirkungen auf das umgebende Ökosystem haben.
Fischpassage: Viele moderne Wasserkraftwerke mit Francis-Turbinen sind mit Fischpassagen ausgestattet. Diese Anlagen, wie Fischtreppen und Fischaufzüge, sollen die Fischwanderung flussauf- und flussabwärts erleichtern. Beispielsweise verfügen Wasserkraftwerke im Columbia River in Nordamerika über ausgeklügelte Fischpassagen. Diese Systeme ermöglichen es Lachsen und anderen Wanderfischarten, die Dämme und Turbinen zu umgehen und so ihre Laichgründe zu erreichen. Die Gestaltung dieser Fischpassagen berücksichtigt das Verhalten und die Schwimmfähigkeiten verschiedener Fischarten und stellt so eine maximale Überlebensrate der wandernden Fische sicher.
Wasser – Qualitätserhaltung: Der Betrieb von Francis-Turbinen führt in der Regel nicht zu signifikanten Veränderungen der Wasserqualität. Im Gegensatz zu einigen industriellen Aktivitäten oder bestimmten Arten der Stromerzeugung, die Wasserquellen verunreinigen können, erhalten Wasserkraftwerke mit Francis-Turbinen in der Regel die natürliche Wasserqualität. Das durch die Turbinen fließende Wasser wird chemisch nicht verändert, und die Temperaturschwankungen sind in der Regel minimal. Dies ist wichtig für die Erhaltung gesunder aquatischer Ökosysteme, da viele Wasserorganismen empfindlich auf Veränderungen der Wasserqualität und -temperatur reagieren. In Flüssen, in denen sich Wasserkraftwerke mit Francis-Turbinen befinden, bleibt die Wasserqualität für eine Vielzahl von Wasserlebewesen, darunter Fische, Wirbellose und Pflanzen, geeignet.
Veröffentlichungszeit: 21. Februar 2025
