Kinetische Turbinen
Konventionelle Wasserkraftanlagen nützen die potentielle Energie des Wassers (Fallhöhe). Dazu ist ein Aufstau (Damm) erforderlich. Das erfordert einen großen Bauaufwand, was mit großen Kosten verbunden ist, und stellt natürlich einen Eingriff in die Natur dar. Für manche Anwendungen, z. B. in sehr umweltsensiblen Regionen, kann es deshalb sinnvoll sein, auf einen Aufstau zu verzichten und nur die Strömungsenergie des Wassers (kinetische Energie) mit Hilfe von Strömungsturbinen (ähnlich einer Windturbine unter Wasser) auszunutzen. Die Energieausbeute ist dabei zwar deutlich geringer, aber damit ist eine sehr umweltverträgliche Stromproduktion möglich
Dezentrale Stromversorgung für Entwicklungsländer
Speziell für den Einsatz in Entwicklungsländern wird eine kinetische Turbine entwickelt. Diese Maschine wird als schwimmende Einheit ausgeführt und wird komplett montiert in einen geeigneten Fluss eingesetzt und dort verankert. Weitere bauliche Maßnahmen sind nicht erforderlich.
In Bild 1a ist die Installation dargestellt. Im Bild 1b ist die Maschine für den Versand gezeigt. Je nach Strömungsgeschwindigkeit des Flusses kann die Maschine ca. 5-8 kW Strom liefern und so ein kleines Dorf mit umweltfreundlichem erneuerbaren Strom versorgen.
Die Maschinen werden zur Leistungserhöhung mit einem Saugmantel ausgestattet. Um Kosten zu reduzieren und um einen möglichst einfachen Transport und eine einfach Installation zu erhalten, wurde speziell darauf geachtet, den Saugmantel sehr kompakt zu bauen. Strömungstechnisch führt dies zu der Herausforderung, eine Strömungsablösung im Saugmantel zu vermeiden. Deshalb wird hier eine spezielle Bauform mit Schlitzen entwickelt. Durch die Schlitze strömt Wasser in den Saugmantel ein und beschleunigt so die Wandgrenzschicht. Dadurch wird eine Ablösung vermieden.
Kinetische Turbine im St. Lorenz River, Montreal
Eine andere kinetische Turbine wurde speziell für den Einsatz in großen Flüssen entwickelt. Hier wird die Maschine fest auf den Flussgrund gestellt. Auch diese Turbine wird mit einem Saugmantel versehen. In Bild 3 ist ein Modell der Turbine dargestellt. Bild 4 zeigt die Maschine bei der Installation.
In Bild 5 ist die Leistungskurve über der Turbinendrehzahl dargestellt. Die Flussgeschwindigkeit beträgt 2.925 m/s. Die abgegebene elektrische Leistung beträgt ca. 75 kW bei der Auslegungsdrehzahl. Die in der Anlage gemessene Leistung stimmt sehr gut mit der im Vorfeld aus der Simulation ermittelten Leistung überein. Die Maschine liefert damit Strom für ca. 150 Haushalte.
