Innovation: Wasserkraftturbine erzeugt bis zu zehn Kilowattstunden Strom pro Tag

Wer schon einmal einen natürlichen Flusslauf beobachtet hat, kennt das Prinzip. An den vielen Flussbiegungen und an Hindernissen, wie zum Beispiel an großen Steinen, wird das Wasser verwirbelt und es entstehen Strudel. Ein Prinzip, das jetzt dank dem tschechischen Bauingenieur Miroslav Sedláček in eine neue Innovation umgesetzt wurde. Herausgekommen ist eine neuartige Wasserkraftturbine, die bis zu zehn Kilowattstunden Strom pro Tag erzeugen kann.

Die besten Ideen kommen eben meist aus der Natur. So hat sich auch der tschechische Ingenieur Miroslav Sedláček von seiner Umwelt inspirieren lassen und eine neue Wasserkraftturbine entwickelt, die schon bei geringen Fließgeschwindigkeiten und Durchflussmengen Strom erzeugen kann. Laut dem Erfinder, der es mit seinem Patent bis ins Finale des Europäischen Erfinderpreises des Europäischen Patentamts (EPA) geschafft hat, sollen zwei Liter pro Sekunde völlig ausreichend sein, um die Turbine anzutreiben und bis zu zehn Kilowattstunden Strom pro Tag erzeugen zu können.

EPA-Präsident Benoît Battistelli sagte dazu: „Die Erfindung von Miroslav Sedláček könnte einen Paradigmenwechsel im Bereich der zur sauberen Stromerzeugung aus Wasserkraft verfügbaren Ressourcen bedeuten. Sie könnte dem Anteil der Wasserkraft im Gesamt-Energie-Mix einen gewaltigen Schub verleihen, um auf diese Weise dem wachsenden Energiebedarf mit Ressourcen aus erneuerbaren Energien angemessen zu begegnen.“

Doch worin genau liegt nun der große Unterschied zu den herkömmlichen Anlagen? Seit mehr als 130 Jahren, seit Strom aus Wasserkraft gewonnen wird, sind hohe Fließgeschwindigkeiten oder hohe Fallhöhen nötig, um die großen Turbinen in Bewegung zu setzen. Deshalb sind nicht viele Gewässer zur Stromerzeugung geeignet und deswegen blieb bis heute das große Potential der kleineren Flüsse und Bäche ungenutzt. Der tschechische Ingenieur macht sich nun die Kraft der Wasserstrudel, die auch schon in ganz kleinen Fließgewässern oder auch in Abwasserkanälen entstehen, zu Nutze.
Die erste Herausforderung war es, die Kraft des Strudels zu definieren und eine Möglichkeit zu finden, diese Energie auf einen Generator zu übertragen.

Im Ergebnis beschäftigte sich der erfahrene Tüftler mit dem sogenannten „Vortex“-Effekt, wodurch es ihm gelang, die Sogwirkung eines natürlichen Wasserwirbels nachzubilden und dadurch die Fließgeschwindigkeit des einströmenden Wassers deutlich erhöhen zu können. Um das zu erreichen, lässt er Wasser durch einen röhrenförmigen Kanister (dem Stator) laufen, in dem ein halbkugelförmiger Rotor installiert ist. Zwischen der Wand des Stators und des Rotors ist ein ganz kleiner Zwischenraum, durch den das Wasser fließen kann. Dabei entsteht ein instabiles Strömungsfeld, welches dann einen Wasserwirbel erzeugt. Die damit verbundenen Umlaufgeschwindigkeiten bewirken eine Kraftwechselwirkung zwischen Wasser und Rotor und setzen den über eine Welle mit einem Generator verbundenen Rotor in Bewegung.

Die ganze Vorrichtung, die nicht größer als eine handelsübliche Mikrowelle ist, erreicht ihren optimalen Wirkungsgrad bei 50 bis 60 % und läuft somit mit einem Durchfluss zwischen 22 und 250 Litern pro Sekunde am besten. Aber schon bei viel geringeren Mengen bis Minimum zwei Liter pro Sekunde kann Strom erzeugt werden. Damit können auch in kleinen Fließgewässern mit einer Anlage täglich bis zu zehn Kilowattstunden Strom erzeugt werden. Der Vorteil der neuen Anlagen: Sie sind ökologischer, weil sie durch ihren geringen Platzbedarf auch kleine Gewässer nicht komplett verbauen und es können mehrere Anlagen hintereinander platziert werden, um größere Strommengen zu erzeugen. Eine Anlage erzeugt schon die Energie für den täglichen Bedarf eines 3-Personen-Haushaltes. Das ist auch für die großen Energiekonzerne interessant. So prüft E.On gerade die Flüssigkeitsturbine im Hinblick auf die kommunale Energieerzeugung. Wie es zu dieser Idee des Tschechen kam und wie sie funktioniert, das erläutert dieses Video noch einmal ausführlich.

Bilder & Video: © Europäische Patentorganisation

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