Wasserkraftschnecken
Berechnung und optimaler Entwurf von archimedischen Schnecken als Wasserkraftmaschine
Dirk M Nuernbergk
Wasserförderschnecken sind bereits seit Jahrhunderten in Gebrauch. Ihre Erfindung wird auf Archimedes zurückgeführt. Die Idee, diese archimedische Schnecke auch als Wasserkraftschnecke zur Wandlung hydraulischer in Elektroenergie zu nutzen, kam allerdings erst in den 1990er-Jahren auf. In neuester Zeit werden Wasserkraftschnecken sehr häufig an Wasserkraftstandorten eingesetzt und sind nun auch vermehrt auf weltweites Interesse bei Wissenschaftlern und Anwendern gestoßen. Dies liegt u. a. am guten Wirkungsgrad dieser Maschine, dem einfachen und günstigen Aufbau und an der Fischverträglichkeit.
Das vorliegende Buch stellt Berechnungsgrundlagen für Wasserkraftschnecken bereit. Der Autor konzentriert sich hierbei auf die Beschreibung der hydraulischen Vorgänge und gibt einen Entwurfsfluss an, mit dem man Wasserkraftschnecken auslegen kann. Dabei werden das hydraulische Verhalten, die Abmessungen, die Drehzahl, der Wirkungsgrad, die an der Schnecke wirksamen Kräfte wie Durchhang bzw. Auftrieb sowie die Anordnung des Getriebes und die Wahl des Generators besprochen. Die zum Teil neu abgeleiteten theoretischen Gleichungen werden jeweils anhand von Beispielen vorgerechnet. Letztendlich wird ein Entwurfsfluss angegeben, mit dem man auf einfache Weise eine optimal gestaltete Wasserkraftschnecke an einen Ort anpassen kann.
In die zweite Auflage wurden neue Erkenntnisse eingearbeitet, die in verschiedenen wissenschaftlichen Veröffentlichungen präsentiert wurden. Zudem wurde eine ganze Vielzahl von Experimenten an unterschiedlichen Standorten durchgeführt, welche zu einer besseren Datenbasis geführt haben. Hierdurch konnten die theoretischen Voraussagen dieses Buches experimentell bestätigt werden. Außerdem hat sich der Autor mit einer Reihe von fehlerhaften Installationen beschäftigt und die Planung von Wasserkraftanlagen mit begleitet. Diese Erfahrungen sind ebenso in die neue Auflage eingeflossen.
Inhalt:
– Einführung
– Einsatzgebiet und Definitionen
– Schluckfähigkeit
– An- und Abströmung
– Hydraulische Verluste
– Leistung und Wirkungsgrad
– Anlagenkomponenten und -wirkungsgrad
– Messungen an Wasserkraftschnecken
– Entwurfsfluss für eine Wasserkraftschnecke
– Zusammenfassung
– Formelzeichen, Berechnungsergebnisse
– Literaturverzeichnis
