Regenerative Energie
Die heute gebräuchlichen Wasserturbinen lassen sich in Überdruckturbinen (Kaplan-Turbine, Francis-Turbine) und Gleichdruckturbinen (Pelton-Turbine, Durchström-Turbine) einteilen.
Die Kaplan-Turbine wird meist bei geringen Fallhöhen (bis 50 m, max. 80 m) und großen Wassermengen eingesetzt. Die Wasserumlenkung wird vor Eintritt in das Schaufelrad durch feststehende regelbare Leitschaufeln vorgenommen, um den Aufprallwinkel des Wassers auf die Laufschaufeln zu optimieren. Die tragflügelartigen Laufschaufeln können Durchmesser bis 6m aufweisen. Die Überdruckturbinen nuzen neben der kinetischen auch die potentielle Energie des strömenden Wassers. Das Teillastverhalten ist günstig, bereits bei ca. 40 % der Nennleistung wird der maximale spezifische Wirkungsgrad erreicht.
Eine Sonderform der Kaplan-Turbine ist die Rohrturbine, die Generator und Turbine in einem Gehäuse im wasserführenden Rohr unterbringt. Der Einsatzbereich von Rohrturbinen liegt hauptsächlich bei Überflutungskraftwerken und Gezeitenkraftwerken.
Die Francis-Turbine wird meist bei Fallhöhen von 50 m bis 400 m (max. 600 m) eingesetzt. Die Wasserumlenkung wird innerhalb des Laufrades vorgenommen. Das Teillastverhalten ist ungünstiger als bei anderen Turbinen, das Maximum des Wirkungsgrades liegt bei 70 bis 90 % der Nennleistung und ist ausgeprägt, d.h. der Wirkungsgrad fällt bei sinkender Nennleistung stark ab.
Die Pelton- (Freistrahl-) Turbine wird meist bei großen Fallhöhen (über 200 m, max. 2.000 m) eingesetzt. Das Wasser wird hier als freier Strahl tangential auf die Schaufeln (meist doppelte Becherreihe) geführt. Die Turbinenleistung kann über Düsen gesteuert werden. Es werden in Abhängigkeit des Volumenstroms 1 bis 6 Nadeldüsen eingesetzt. Sie wandeln die im strömenden Wasser noch enthaltene potentielle Energie in kinetische Energie um. Das Teillastverhalten ist sehr günstig, bereits bei ca. 30 % der Nennleistung wird der maximale spezifische Wirkungsgrad erreicht.
Die Durchströmturbine wird bei geringen Fallhöhen mit geringem Volumenstrom eingesetzt. Das Prinzip entspricht dem von oberschlächtigen Wasserrädern, wobei jedoch auch eine Mehrfachbeaufschlagung der Schaufeln mit strömendem Wasser durch konstruktive Leitschaufelgestaltung möglich ist.
