Mini-Wasserkraftwerke

Für die Errichtung und Nutzung eines privaten Wasserkraftwerkes muss nach dem Wasserrecht eine Genehmigung vorhanden sein oder eingeholt werden. Die Grundlagen sind im Wasserhaushaltsgesetz (WHG) und in den Landeswassergesetzen vorgegeben.

Mini-Wasserkraftwerke gibt es in den verschiedensten Ausführungen. Es gibt Inselsanwendungen, d. h. es ist keine öffentliche Stromversorgung vorhanden. Außerdem wird der Wunsch, Strom zum Eigengebrauch oder/und zur Einspeisung in das öffentliche Stromnetz zu erzeugen, immer aktueller. Natürlich sind solche Lösungen als Beitrag zur CO₂-Reduzierung sinnvoll.

Wenn ein Bach oder Fluss durch ein Stauwerk aufgestaut wird, so ist dieses Hinderniss durch entsprechende Fischtreppen zu umgehen.

Ein kurzer Blick in die Vergangenheit:

Wasserräder wurden in Mesopotamien schon vor 5.000 Jahren zum Schöpfen von Wasser eingesetzt. Im 2. Jahrhundert vor Chr. werden einfache Wasserräder (Stoßrad) zum Antrieb von Getreidemühlen eingesetzt. Dabei wurden die Mahlsteine ohne weitere Übertragungselemente direkt an der Welle des Wasserrades angebracht. 100 vor Chr. soll es in Westanatolien wasserbetriebene Kornmühlen gegeben haben. Große Wasserräder sind meist unterschlächtig. Die Wasserräder von Mühlen in Mitteleuropa sind meistens oberschlächtig.. Damit erzielten sie einen größeren Nutzeffekt, da nicht nur die Strömungs-, sondern auch die Fallenergie des Wassers ausgenutzt wurde. Die Wasserkraft inform von Wasserrädern setzt sich als Antriebsquelle für die verschiedensten Anwendungen im Mittelalter bis ins 19. Jahrhundert immer mehr durch. Ab 1830 werden die Wasserräder zunehmend durch leistungsstärkere Maschinen (Turbinen) ersetzt.

Kleinkraftwerk - Wassermühle

Warum ist eine Technik, die sich jahrhundertelang bewährt hat, in Vergessenheit geraten? Bei diesen Bauwerken treibt fließendes Wasser ein Rad an, dass über eine Welle, z. B. Mühlsteine, drehen lässt. Vor einigen Jahrzehnten gab es auch entsprechende Wassermühlen, die ein Generator zur Stromerzeugung genutzt haben. Durch die aufkommende Technik (Dampfmaschine, Staudämme) kam diese relativ einfach Technik aus der Mode. Inzwischen wird die Entwicklung neuer Wasserräder für kleine, dezentrale Strommühlen durch die EU wieder gefördert. Leider sind die Genehmigungsverfahren solcher Anlagen sehr aufwendig, sodass viele Interesssenten abgestoßen werden. Aber auch Windmühlen haben sich, ein wenig umgebaut zu Windkraftanlagen, inzwischen wieder durchgestzt. Warum soll das bei den Wassermühlen nicht auch machbar sein?

verschiedene Wasserräder im Einsatz

Wasserrad mit integriertem Generator

Quelle: Hartmuth Drews Ing. (grad.)

Bau eines Wasserrades - Fa. Drews

Die Mühle soll wieder klappern

Wasserräder - ein unausgeschöpftes Potential - Video

Mühlen in Deutschland

Bei dem Stoßrad sind die Schaufeln horizontal in den Fluß eingetaucht. Dadurch wird nur die Bewegungsenergie des Wassers genutzt. Dieses Prinzip ist schon seit dem 2. Jahrhundert vor Chr. bekannt.

Diese ersten Wassermühlen wurden in unterschlächtiger Ausführung betrieben. Dabei schlägt das Wasser von unten an das Schaufelrad. Die Drehung des Mühlrades wird nur durch die Strömung des Wassers erreicht. Bei den einfachen Räder bestehen die Schaufeln aus Holzbretter, die inzwischen durch speziell gebogene Blechschaufeln einenbesseren Wirkungsgrad erzielen.

Bei den mittelschlächtigen (rückschlächtigen) Wasserräder wird das Wasser auf Nabenhöhe zugeführt. Sie können als Zellenrad oder Schaufelrad gebaut werden.

Bei den oberschlächtigen Mühlen wird das Wasser von oben auf das Rad zugeführt. Damit das Wasserrad betrieben werden kann, muss immer ausreichend Wasser und ein genügend großes Gefälle vorhanden sein. Das Wasserrad besteht aus wasserdichten Zellen (Holzbrettern oder Metall) und wird deswegen auch Zellenrad genannt. Das Rad wird durch die Gewichtskraft des aufgenommenen Wassers (Aufschlagwasser) in Bewegung versetzt. Wenn das Rad stillstehen soll, wird das Wasser am Rad vorbeileitet.

Quelle der Abbildungen: Tropfsteingrotte Alaunwerk Mühlwand-Reichenbach e.V.

Linöwsche Wasserkraftwerkanlage

Dieses Mini-Wasserkraftwerk des russischen Erfinders Nikolaj Iwanowitsch Linöw ist für fließende Gewässer entwickelt. Es braucht keine Staudämme und auch keine Kanäle oder Röhren. Da die Drehgeschwindigkeit (50 Umdrehungen pro Minute) relativ klein ist, ist der Verschleiß sehr gering.

Die Anlage besteht aus einem ca. 2 m breiten Anlagenblock und kann praktisch in jedem Gewässer mit Fließwasser verwendet werden. Auch Flüsse mit niedriger Strömungsgeschwindigkeit sind geeignet.

Prinzip - Linöwsche Wasserkraftwerkanlage

Linöwsche Wasserkraftwerkanlage

Quelle: Nikolay I. Lenew

Die Wasserkraftwerkanlage besteht aus folgenden Komponenten:

• ein Block (Gehäuse, Platten, Kettenräder, Ketten)
Platten - sind flach und gerade - Länge und Höhe - 78 x 500 mm - Winkel von 45 Grad
Kettenrad
Durchmesser - ab 35 cm
Kette
Kette mit Schritt 31,75 mm - Bruchkraft 2300 kN
• ein Drehmomentvervielfältiger
• ein Generator

Variante A: So wurde eine kleine Partie (10 Blöcke) auf einem Werk gefertigt (Handarbeit). Die betriebsfähige Anlage (für eine Flussgeschwindigkeit 1m/s) mit Generator für 10 kVA. Abmessungen des Blockes: 1,5 x 1,0 x 0,5 m.
Wenn die Flussgeschwindigkeit an die 0,1 m/s geht, dann sind zwei solcher Blöcke notwendig, die hintereinander gestellt werden. Der Generator wird nur an den hinteren Block angeschlossen. Der vordere Block dient in diesem Fall zur Beschleunigung des Wasserstromes, da bei dieser Konstruktion die Wassergeschwindigkeit am Ausgang eines Blockes höher ist als am Eingang. Auf diese Weise werden in einem stillen Fluss auch 10 kVA gewonnen.

Variante B: Die Anlage, die z. Z. in Sanaksari gebaut wird, ist für 50kVA konzipiert. Die Fließgeschwindigkeit dort beträgt 0,5 m/s. Und es werden zwei Blöcke verwendet, die 6 m breit sind. Sie werden auch hintereinander aufgestellt.

Die Konstruktion ist sehr leicht zu bauen. Diese Linöwsche Wasserkraftwerkanlage darf für private Zwecke nachgebaut werden. Die gewerbliche Herstellung und der Vertrieb muss mit dem Erfinder nach dem Patentrecht geregelt werden. Quelle: Russlandforum - Anonymous

Picokraftwerk

In Regionen ohne öffentlichem Versorgungsnetz werden u.a. Pico-Wasserkraftwerke zur Stromerzeugung eingesetzt (Inselanwendung). Die nutzbare Leistung wird durch die hydraulischen Parameter, Wassermenge und Nettofallhöhe bestimmt.

Pelton-Turbine

Quelle: Lingenhöle Technologie GmbH

Anlagenschema

Quelle: Peter Maurer

Eine Pelton-Turbine hat eine horizontale Laufradanordnung. Der Abfluss erfolgt über ein Rohr auf dem die Turbine platziert ist. An den Bajonettkupplungen wird die Wasserzuleitung angeschlossen. Je nach der vorhandenen Wasseremnge sind bis zu drei Düsen möglich. Das Wasser verlässt die Turbine drucklos.
Diese Kraftwerke werden sehr kompakt und wartungsfrei ausgeführt.

Anwendungsgebiete

Energieversorgung für Alpen
Berghütten und Jagdhütten
Wochenendhäuser
Datenmessstationen
Entwicklungsländer

Eigenschaften

hoher Energieertrag durch Dauerbetrieb 8760 h/Jahr
Einfacher, robuster Aufbau
wartungsarm, keine Verschleißteile
trinkwassergeeignet
leicht anpassbar
sehr gut mit Photovoltaik kombinierbar
geringes Gewicht
guter Wirkungsgrad
preiswert

Pico-Wasserkraftwerk selbst gebaut

Wasserwirbelkraftwerk

Grundlage diese Kraftwerkes ist eine neuartige Wasserwirbelturbine. Diese entzieht dem mächtigen Wasserwirbel Rotationsenergie und treibt einen Generator an.

Wasserwirbelkraftwerk

Quelle: ZOTLOETERER

Anwendungsbereiche:

Energiegewinnung aus Wasserkraft an Standorten mit geringer Fallhöhe
Energiegewinnung aus Wasserkraft an ökologisch sensiblen Fließgewässern
Kleinwasserkraftwerkstechnologie im Leistungsbereich von einigen kW bis etwa 150kW
Nutzung der Wasserkraft in Kläranlagen
Als Ökostrom produzierender Fischauf- und -abstieg
Als Ökostrom produzierendes Restwasser-dotierungsmodul ohne zusätzliche Fischaufstiegshilfe

Wasserwirbelkraftwerksanlage in Obergrafendorf

Erstes Schweizer Wasserwirbelkraftwerk

Schwimmendes Flusskraftwerk

Schwimmendes Flusskraftwerk

Quelle: Wasser- und Elektrizitätswerk der Gemeinde Buchs SG

Mit einem speziellen Wasserrad, das die Firma Lippuner EMT Grabs nach den Plänen des EWB gebaut und finanziert hat, wird die Strömungsenergie des Wassers in eine Drehbewegung umgeformt. Das Wasserrad hat einen Durchmesser von 1,8 Meter und eine Länge von ebenfalls 1,8 Meter. Die Schaufeln, ......> mehr

Schwimmendes Flusskraftwerk - EWB

Fließwasserturbine

Fließwasserturbine

Quelle: EmoWa UG (haftungsbeschränkt) & Co. KG

Dieses Laufwasserkraftwerk benötigt keine Querverbauungen und Feinrechen. Durch die spezielle Bauart wird der Fischbestand in den Gewässern nicht gefährdet. Abhängig von der Fließgeschwindigkeit (ab 2,5 m/s) des Gewässers kann eine Turbine zwischen 0,5 und 300 kW Strom produzieren. Der Strömungswandler kann auch in einem großen Fließgewässer unter einem Ponton und in Fließgewässern ohne Gefälle mit entsprechender Wassergeschwindigkeit eingesetzt werden. > mehr

Einsatzvarianten - EmoWa

Wissenswertes - Wasserkraft

Mini-Wasserkraftwerke - Energie für den Hausgebrauch -- Video 1 + Video 2

Hier wird über dieses Thema diskutiert - mit weiteren Informationen

PowerFluid - Mini-Kraftwerk in einer Wasserarmatur

powerFLUID-Wasserarmatur

Wirkprinzip

Quelle: wbk - Informationsdienst Wissenschaft e. V.

Automatische Armaturen benötigen Strom, damit die Lichtschranke den Wasserfluss auslösen kann. Dieser Strom kommt bisher aus dem Stromnetz oder aus einer Batterie. Doch schon bald könnten automatische Armaturen in Serie gehen, die ihren eigenen Strom erzeugen. PowerFluid heißt das Projekt, an dem ein Armaturenhersteller mit Projektpartnern arbeitet. Das Ziel ist, eine Armatur zu entwickeln, die ihre eigene Energie erzeugt.

Das PowerFluid Prinzip nutzt die Energie, die das Wasser beim Abfließen selbst erzeugt. Dies ist vergleichbar mit der Stromerzeugung in einem Wasserkraftwerk, bei dem fließendes Wasser eine Turbine antreibt. Der erzeugte Strom wird dann in einen neu entwickelten Speicher geleitet, aus dem die Energie für die elektrische Steuerung und das Magnetventil entnommen wird. Eine zusätzliche Solarzelle liefert die Energie für den Sensor zur Betätigung. Auf diese Weise ist die Armatur auch über Jahre vollkommen unabhängig von externen Stromlieferanten. Ein Netzanschluss oder eine Batterie sind nicht mehr nötig. Das spart nicht nur Energie, sondern vermeidet auch die aufwändige und umweltschädliche Entsorgung von Batterien. Damit bietet die PowerFluid Technologie gerade im öffentlichen Bereich, wo viele automatische Armaturen im Einsatz sind, deutliche Vorteile hinsichtlich der Wasser- und Energieeinsparung gegenüber herkömmlichen Armaturen.

powerFLUID - Entwicklung und Umsetzung energieautarker Funktionsmodule in der Fluidtechnik

HydroPowerTechnik

Eine Alternative zur Zündflamme ist die HydroPowerTechnik. Hier wird das Gas über einen Strom aus einer Wasserturbine im Kaltwasserzulauf gezündet.

Die Funktion der HydroPowerTechnik ist mit einem Mini-Wasserkraftwerk vergleichbar, das mit einer Turbine Strom erzeugt.

Der hydrodynamische Generator ist im Kaltwasserzulauf der Gas-Warmwasserwärmers eingebaut. Der Zündstrom zum Zünden des Gasbrenners wird nach dem Öffnen der Zapfstelle durch das fließende Wasser erzeugt.

Durch diese Technik können auch Geräte mit Gebläseunterstützung auf eine ständig brennende Zündflamme verzichten. Mit diesem Verfahren lässt sich der Gasverbrauch um 25 % reduzieren.

HydroPower-Technologie

Wirkprinzip der Turbine

Quelle: Junkers/Bosch Thermotechnik GmbH

Wasserkraft

Vom Landwirt zum Energiewirt

Hinweis! Schutzrechtsverletzung: Falls Sie meinen, dass von meiner Website aus Ihre Schutzrechte verletzt werden, bitte ich Sie, zur Vermeidung eines unnötigen Rechtsstreites, mich umgehend bereits im Vorfeld zu kontaktieren, damit zügig Abhilfe geschaffen werden kann. Bitte nehmen Sie zur Kenntnis: Das zeitaufwändigere Einschalten eines Anwaltes zur Erstellung einer für den Diensteanbieter kostenpflichtigen Abmahnung entspricht nicht dessen wirklichen oder mutmaßlichen Willen. Die Kostennote einer anwaltlichen Abmahnung ohne vorhergehende Kontaktaufnahme mit mir könnte daher im Sinne der Schadensminderungspflicht als unbegründet zurückgewiesen werden.


Videos aus der SHK-Branche	SHK-Lexikon

Tell-A-Friend

Besucherzähler