Hydraulische Optimierung

einer Diagonalturbine für Kleinwasserkraftanwendungen

Im Jahr 2020 haben wir für einen führenden Turbinenhersteller eine doppelt geregelte Diagonalturbine entwickelt. Im Vergleich zu konventionellen Francis-Turbinen zeichnet sich dieser Turbinentyp durch einen flacheren Wirkungsgradverlauf und eine verbesserte Teillastfähigkeit aus. Ein Bericht über dieses Projekt erschien unter anderem im Fachmagazin für Wasserkraft ZEK Hydro (Ausgabe Oktober 2021) und bei der Hydro 2022.

Hydraulische Optimierung für höhere Leistung und größere Fallhöhen

Nach den positiven Betriebserfahrungen wurden wir mit der Optimierung des ursprünglichen Designs für einen Standort mit größerer Fallhöhe und höherer Leistung beauftragt. Diese Optimierungen erfolgten mithilfe numerischer Strömungssimulationen (CFD), um den Wirkungsgrad zu steigern, die Kavitationssicherheit zu verbessern und die mechanischen Eigenschaften weiter zu optimieren.

Besondere Verbesserungen betrafen der Minimierung des Verstellmoments der Leit- und Laufschaufeln sowie der Reduzierung des Axialschubs auf nahezu null. 

Spitzenwirkungsgrad von 94,5 % erreicht

Nach umfangreichen Anpassungen an der Schaufelgeometrie und dem Meridianschnitt konnte ein Spitzenwirkungsgrad von 94,5 % erreicht werden. Zudem zeigt das Kennfeld im Bereich mittlerer Fallhöhen von 37 m bis 47 m ein ähnlich hohes Wirkungsgradniveau, was die Auslegung zukünftiger Projekte erheblich erleichtert.

Messungen an der Referenzanlage bestätigten die durch Simulation prognostizierten Werte und zeigen, dass die mittels CFD-Simulation berechneten Wirkungsgrade sowohl im Bestpunkt als auch im Bereich tiefer Teillast tatsächlich erreicht werden.

Zukunftsweisende Technologie für effiziente Kraftwerkslösungen

Die optimierte Diagonalturbine setzt neue Maßstäbe in der Energieerzeugung für Standorte mit mittleren bis großen Fallhöhen. Mit ihrer hohen Effizienz, verbesserten Teillastfähigkeit und herausragenden Laufruhe bietet sie eine zukunftsorientierte Lösung für Kraftwerksbetreiber, die auf Zuverlässigkeit und erweiterte Betriebsbereiche setzen.

Erfahren Sie mehr über dieses innovative Projekt im Fachartikel des Magazins ZEK Hydro (Ausgabe Oktober 2021) und in unserem Beitrag zur Hydro 2022.