Der Klimawandel wirkt sich zunehmend auf Wasserkraftwerke aus und stellt diese vor große Herausforderungen, wie z. B. eine höhere Sedimentbelastung, Erosion und Kavitationsprobleme. Vor allem die Laufräder von Turbinen sind zunehmenden Belastungen verschiedener Art ausgesetzt. In diesem Beitrag wird aufgezeigt, wie maßgeschneiderte Laufräder, die im Rahmen von Sanierungsprojekten entwickelt werden, diese Probleme wirksam mindern und die Leistung der Anlage verbessern können. Alle besprochenen Anlagen befinden sich in der Türkei, einer Region, in der sich die Auswirkungen des Klimawandels immer stärker bemerkbar machen.
Der Klimawandel beeinträchtigt nicht nur das Leben der Menschen, der Tier- und Pflanzenwelt, sondern wirkt sich auch zunehmend auf den Betrieb von Wasserkraftwerken aus. Trockenperioden werden immer länger und intensiver, und extreme Wetterereignisse mit Überschwemmungen treten häufiger auf. Während Wasserkraftwerke aller Art vor Jahrzehnten für einen einigermaßen gleichmäßigen Abfluss ausgelegt waren, müssen sie heute häufig mit geringer Teillast und unter Volllast betrieben werden. Zugleich wird der Betrieb im Mittellastbereich immer seltener. Werden Anlagen an größeren Stauseen betrieben, ist auch eine Zunahme der Fallhöhenschwankungen zu beobachten. Aufgrund klimatischer Veränderungen nimmt aber auch die Sedimentbelastung zu, was zu Erosionsproblemen an verschiedenen Kraftwerkskomponenten führen kann. Insbesondere die Laufräder von Turbinen sind immer stärkeren Belastungen unterschiedlicher Art ausgesetzt.
Eine Möglichkeit, bestehende Wasserkraftanlagen an Veränderungen in der Betriebsführung anzupassen, besteht in der konstruktiven Optimierung der Laufräder, die bereits das Ende ihrer Lebensdauer erreicht haben. Eine erfolgreiche Modernisierung von Wasserkraftanlagen wird durch langjährige Erfahrung im Turbinenbau und in der numerischen Strömungssimulation erreicht. Darüber hinaus ist es hilfreich, wenn auf modellgeprüfte Referenzkonstruktionen zurückgegriffen werden kann.
Am Beispiel von drei Referenzprojekten wird aufgezeigt, wie maßgeschneiderte Laufräder entwickelt werden können, um Schäden zu vermeiden und die jährliche Auslastung bei Sanierungsprojekten zu erhöhen. Alle beschriebenen Kraftwerke befinden sich in der Türkei, wo die Auswirkungen des Klimawandels teilweise sehr deutlich erkennbar sind. …
Der Fachartikel ist nur in englischer Sprache verfügbar.
Jürgen Schiffer, Dipl.-Ing. Dr.-techn., CEO und geschäftsführender Gesellschafter der Prof. Dr. Jaberg & Partner GmbH
Roman Prirschl, CEO Kochendörfer Hydro A.S.
Helmut Benigni, Assoc. Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn, stellv. Leiter des Instituts für Hydraulische Strömungsmaschinen, Technische Universität Graz
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