Wasserturbine

Die Wasserturbine ist das entscheidende Bauteil bzw. das Herz in jedem Wasserkraftwerk. Sie ist dafür verantwortlich, dass aus der Strömungsenergie des Wassers letztendlich mechanische und elektrische Energie gewonnen wird. Dabei funktioniert die Wasserturbine zunächst ähnlich wie ein normales Wasserrad. Daher wird auch in der Turbine zunächst nur mechanische Energie produziert. In der Turbine befindet sich aber noch ein Generator, der mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt. Die Funktionsweise eines Generators besteht darin,  dass mit der periodischen Bewegung eines elektrischen Leiters durch ein wechselndes Magnetfeld ein Strom induziert wird. Im Gegensatz zur Stromgewinnung aus einer Photovoltaikanlage, entsteht bei der Umwandlung der Strömungsenergie mittels einer Turbine gleich ein Wechselstrom (Dreiphasenwechselstrom oder abgekürzt Drehstrom). Dieser kann ohne weitere Umwandlung sofort in das allgemeine Stromnetz eingespeist werden. Die Leistung einer Wasserturbine kann recht unterschiedlich sein. Sie reicht von ca. 200 Watt bis hin zu 1000 Megawatt pro Turbine. Des weiteren spielen für die Leistungsfähigkeit alle zur Energiegewinnung nötigen Geräte (Getriebe, Generator bzw. Transformator) eine wichtige Rolle.

Aufgrund der unterschiedliche Fließgeschwindigkeiten bzw. Fallhöhen des Wassers gibt es auch verschiedene Turbinenarten, die je nach den vorherrschenden Gegebenheiten zum Einsatz kommen. Daher unterscheidet man zwischen Kaplan-, Francis-, Pelton und Durchströmturbinen. Kaplan-Turbinen werden überall dort eingesetzt, wo ein sehr großes Wasservolumen und gleichzeitig eine sehr niedrige Fallhöhe besteht. Daher wird diese Turbinenart vor allem bei Flusskraftwerken eingesetzt. Im Gegensatz dazu benötigt ein Speicherkraftwerk eine Pelton-Turbine. Sie kommt bei großen Fallhöhen und einem geringen Volumenstrom zu Einsatz. Die Francis-Turbine ist sehr vielseitig einsetzbar. Sie wird dann benötigt, wenn eine mittlere Fallhöhe und ein durchschnittlicher Volumenstrom besteht. Eine Durchströmturbine ist gerade für Kleinwasserwerke ideal. Sie enthält ein walzenförmiges Wasserrad mit einer horizontalen Welle.

Darüber hinaus unterscheidet man die beschriebenen Wasserturbinen in Überdruck- und Gleichdruckturbinen. Bei Überdruckturbinen ist der Druck vor der Turbine höher, als dahinter. Bei der Gleichdruckturbine gibt es keinerlei Druckunterschiede. Während die Kaplan- und die Francis-Turbine in die Kategorie der Überdruckturbinen fallen, gehören die Durchström- bzw. Pelton-Turbine zu den Gleichdruckturbinen.