Staudruckmaschine

Die Wasserkraft-Staudruckmaschine (SDM) wurde von dem österreichischen Grundlagenforscher Adolf Brinnich aus Wien erfunden und patentiert. Sie erlaubt effiziente Energiegewinnung bei geringer Fallhöhe und stark schwankendem Durchfluss.

Entstehung

Konventionelle Wasserräder sind in der Regel ober- oder unterschlächtig gebaut. Der entscheidende Nachteil dieser Wasserräder war ihr geringes Schluckvermögen und daher auch kleine Leistung. Die Staudruckmaschine (SDM) ist ein geregeltes mittelschlächtiges Wasserrad, das die Leistungsmerkmale einer Niederdruckturbine erreicht und im Gegensatz zu anderen Wasserrädern keine seperate Zuflussregelung benötigt. Die patentierte SDM kann neben der potentiellen Energie (Fallhöhe) auch die kinetische Energie (Strömungsenergie) bei großen Wassermengen wirtschaftlich nutzen.

Arbeitsweise

Aufbau und Wirtschaftlichkeit

Die Staudruckmaschine (SDM) kann mit einem oder mehreren Laufrädern nebeneinander ausgestattet werden. Jedes Laufrad sperrt mit seiner Nabe und den unteren Schaufeln das Gerinne ab. Im Leerlauf kann die gesamte Wassermenge durchfließen. Durch Leistungsentnahme (Abbremsen) wird ein Staupegel vor der Maschine hochgefahren, der einerseits der gewünschten Nennleistung, andererseits der vorgegebenen Fallhöhe entspricht. Ein Streichwehr ermöglicht das Abfließen überschüssiger Wassermengen.

Durch diese Eigenschaften kann die SDM bei großen Wassermengen und auch noch bei relativ kleinen Fallhöhen eine Turbine nicht nur voll ersetzen, sondern sie arbeitet durch ihre kostengünstigere Konstruktion und Regelung auch dort noch wirtschaftlich, wo eine Turbine wegen zu geringer Fallhöhe nicht mehr einsetzbar ist.

Wichtigster Teil der SDM stellt die neu entwickelte Regelungstechnik dar. Diese ist in der Lage den Oberwasserpegel auf 5 cm konstant zu halten und garantiert damit die fast verlustfreie Nutzung aller anfallenden unterschiedlichen Wassermengen im gesamten Auslegungsbereich der jeweiligen Anlage. Ein Schwallbetrieb ist dadurch technisch ausgeschlossen.

Da bei der SDM Strömungsumkehrungen nicht auftreten, fallen Umlenkverluste nicht an, die bei der Turbine durch Richtungsänderungen des Wassers unvermeidlich sind. Vernachlässigbar kleine Verluste ergeben sich bei der SDM dagegen nur durch Wasserverluste wegen mechanisch bedingtem Luftspalt.

Die Bauweise der Laufräder ist sehr variabel, daher sind sie für einen großen Anwendungsbereich einsetzbar. Die technische Auslegung richtet sich nach der vorhandenen Wassermenge und Fallhöhe. Es können, je nach Anwendungsfall, beliebig viele Laufräder nebeneinander arbeiten. Fallhöhen bis zu einigen Metern können genutzt werden.

Für den Betrieb der SDM ist lediglich ein Grobrechen erforderlich, da die Maschine ca. 95% des Schwemmgutes problemlos verarbeitet. Für alle Wasserlebewesen ist sie stromabwärts völlig durchlässig. Die Schaufelenden der Laufräder sind verschraubbar montiert und können nach evtl. Verformung leicht gewechselt werden. Die Laufradlager sind durch Dauerschmierung praktisch wartungsfrei, leicht zugänglich und bei jedem Betriebszustand außerhalb des Wassers.

Nutzung der Strömungsenergie

Die Laufräder der SDM sind nicht nur in der Lage, Fallhöhe d.h. potentielle Energie zu nutzen, sondern erstmals auch die Strömungsenergie bei großen Wassermengen. In der Vergangenheit wurde die Strömungsenergie durch sogenannte Schiffsmühlen genutzt. Diese hatten aber nur eine kleine Eintauchtiefe und daher auch niedrige Leistungen. Durch ihre spezielle Bauweise sind die neu entwickelten Laufräder der SDM fähig, mit nur ganz geringen Verlusten durch mechanische Reibung, im tiefen Wasser zu arbeiten. Während Turbinen ca. 10% ihrer Nennleistung benötigen, um die Eigenverluste zu kompensieren, braucht die SDM hierfür nur Bruchteile der ihr zusätzlich zur Verfügung stehenden Strömungsenergie.

Vorteile und Merkmale der Staudruckmaschine im Hinblick auf Umwelt und Ökologie

Aufgrund ihrer einzigartigen Konstruktion und Arbeitsweise und weil die Staudruckmaschine keine großen Fallhöhen benötigt, um akzeptable Leistungen zu erzielen, kann sie direkt im Mutterbett installiert werden. Es wird kein Betriebsgraben benötigt. Somit entfällt auch die Mindestwasser-Problematik, da ja keine Ausleitungsstrecke existiert. Erstmalig bei einer leistungsfähigen Wasserkraftanlage wird der Geschiebetransport aufrechterhalten. Auch wenn man mit der SDM das Gewässer aufstaut, wirkt das Staubecken nicht als Sedimentfalle, da das Geschiebe sohlnah durch die Staudruckmaschine geführt wird.

Die Abwärtswanderung von Fischen und Makrozoobenthos kann gefahrlos durch die SDM hindurch erfolgen. Die Aufwärtswanderung von Fischen dagegen ist nicht möglich. Kleinlebewesen aller Art jedoch können die SDM auch aufwärts durchwandern, weil hierfür der sog. Luftspalt zwischen Laufradschaufeln und Boden bzw. Wänden genügend Raum zur Verfügung stellt. Bereits an der Pilotanlage konnte diese Tatsache einwandfrei bewiesen werden. In diesem Zusammenhang ist noch einmal auf die besondere Eigenart der SDM hinzuweisen, nämlich, dass in der Maschine keine freien Strömungen auftreten und somit der Durchgang von Kleinlebewesen wahrscheinlich sogar weniger behindert wird, als z.B. durch Wehre, Rauhe Rampen oder Fischtreppen. Ein Fisch, der durch die Maschine wandert, erkennt die Schaufeln wie Treibholz, welches neben oder hinter ihm hertreibt. Auskolkungen in der Sohle bzw. im Unterwasser einer SDM-Wasserkraftanlage sind ausgeschlossen, da es hinter der SDM zu keinen Strömungsänderungen kommt und das Wasser nicht z.B. am Laufrad herabstürzt, sondern entlang der Sohle hindurchgeführt (durchgeschoben) wird. Die Wassergeschwindigkeit ist vor und nach der Maschine gleich hoch.

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die Vorteile der SDM besonders in der außerordentlichen Wirtschaftlichkeit und in der Aufrechterhaltung der Durchgängigkeit für Lebewesen und Geschiebe liegen, sowie darin, dass keine Wasserentnahme aus dem Mutterbett vorgenommen werden muss. Die ökologischen Vorzüge der Staudruckmaschine ergeben sich genau in den Punkten, die bei herkömmlichen Anlagen immer wieder kritisiert werden und zu endlos langen Genehmigungsverfahren führen. Eine Wasserkraftmaschine also, die, soweit bei einer Maschine überhaupt möglich, vollkommener nicht im Einklang mit der Natur stehen könnte!

Ausblick

Die Zukunft der Wasserkraftnutzung im Hinblick auf die SDM''' Heute wird vielfach die Ansicht vertreten, dass die verbleibenden theoretisch noch ungenutzten Ressourcen der Wasserkraft in vielen Ländern im Bereich von nur noch ca. 25-30% liegen dürften. Alle Arbeiten über dieses Thema beziehen sich jedoch naturgemäß auf die heutige Technologie mit ihren bekannten technischen, ökonomischen und ökologischen Einschränkungen.

Mit der Staudruckmaschine steht jetzt aber eine völlig neue Technologie zur Verfügung, die das fast unbegrenzte Potenzial der Wasserkraft auch bei Fallhöhen unter 1 m wirtschaftlich nutzen kann und dabei die Natur kaum noch belastet. Die SDM-Technologie schafft die Voraussetzungen für eine wirtschaftliche und umweltfreundliche Nutzung von noch nicht abschätzbar vielen neuen Standorten. Mit der Vorstellung, dass es Millionen Querbauwerke in den Flüssen bereits gibt, die nicht der energetischen Nutzung, sondern nur der Wasserwirtschaft dienen, ergibt sich eine faszinierende Szenerie. Machen wir doch diese Bauwerke wieder durchgängig indem wir eine Staudruckmaschine einsetzen, welche die gewünschte Stauhaltung bereitstellt und gleichzeitig, praktisch als umweltfreundliches Abfallprodukt, Stromenergie produziert! Die neuartige absolut zuverlässige, Regelung der Staudruckmaschine garantiert hierbei, dass selbst bei extrem wechselnden Wassermengen der gewünschte Pegel immer konstant gehalten wird.