Energieernte von der Quelle bis ins Flachland und welche Energie zur Zeit verloren geht.

Nur ein Teil des Wassers, das im Gebirge in Stauseen gesammelt wird, wird mit großem Höhenunterschied zu den Turbinen geleitet, ein Restwasser fließt als Bach weiter um den Fischen ein Überleben zu ermöglichen. Bis dann beide Gewässer wieder vereint werden, vergrößert sich der Bach und man hat wieder Wasser für weitere Kraftwerke, bei geringerem Gefälle für Laufwasserkraftwerke. Damit die Fische dann stromaufwärts schwimmen können wird bei Laufwasserkraftwerken ein Teil des Wassers über Treppen oder andere Baulichkeiten geleitet. Laufwasserkraftwerke sind sehr teuer und man muss abwägen ob eine Investition sich rechnet..Ein starker Eingriff in die Natur sind sie allemal..Fischereiverbände beklagen das bei Laufwasserkraftwerken trotz Versprechen der Betreiber immer noch Fische zu Schaden kommen.

Der Vorteil der Flusskraftwerke:

Im Gegensatz  zur Windkraft und zur Photovoltaik liefern Flusskraftwerke rund um die Uhr gleichmößig Strom..

Nun gilt es, die Restenergie aus Flüssen und Bächen zu ernten, ohne den Fischen zu schaden und ohne in den natürlichen Flusslauf einzugreifen.

Die Lösung sind Flussturbinen, also Unterwasserpropeller, die einen Stromgenerator antreiben. Die Propeller  sollen sich dabei so langsamd drehen, dass die Fische nicht zu Schaden kommen.
Einige Beispiele aus Europa sind die Strom-Boje aus Österreich, die Smart Hydro Power aus Deutschland und die Monofloat aus Italien. Die technische Herausforderung, wenn ein Propeller einen Generator direkt unter Wasser antreib: : Strom darf nicht mit Wasser in Berührung kommen und erfordert eine wasserdichte Kapselung des Stromgenerators. Es ist technisch lösbar, erhöht aber die Kosten. Das größte Problem sind die Kosten für die  Seltenenerd-Permanentmagnete, und aufgrund der niedrigen Drehzahl des Propellers wird eine große Menge benötigt. Die Drehzahl sollte weniger als 100 U / min betragen, um den Fischen keinen Schaden zuzufügen. Auch wenn die Flussturbinen der oben genannten Anbieter Ökostrom liefern, sind sie selbst das Gegenteil von Ökostrom. Es ist kein Geheimnis, dass Seltene Erden unter enormer Umweltzerstörung abgebaut werden. Außerdem ist man in gefährlicher Abhängigkeit von China. Eine technische Lösung, die wahrscheinlich nicht zukunftstauglich ist.

Eine elegantere Lösung besteht darin, den oder die durch Keilriemen verbundene Turbinenpropeller mit einer Hochdruckpumpe zu verbinden. Das  Presswasser wird  wenn mehrer Pumeiheiten in Aktion sind in ein Sammelrohr geleitet und zu einer  Pelton-Turbine am Flussufer geführt..Das ergibt eine Menge kW  und dank Peltonturbine mit saubere Frquenz und exakter Spannung so wie Stromanbieter sich es wünschen..

Die von den genannten Anbietern vorgeschlagene Lösung mit Unterwassergeneratoren eignet sich dagegen nur für Insellösungen  und  wo  Autarkie für Selbstversorgung gefragt ist. Das liegt einfach an der geringen Stromleistung ,  

Der enorme Vorteil der Peltonturbine.

Peltonturbinen sind von allen Wasserkraftmaschinen nicht nur die preiswertesten sondern auch mit dem höchsten Wirkungsgrad. Dazu kommt die hohe Drehzahl. Je höher die Drehzahl um so kleiner und preiswerter der Stromgenerator.  Bei Windkraftanlagen bedient man sich eines kostenintensiven Getriebes um den Generator in vertretbare Größe betreiben zu können. Oder es werden teure drehzahlvariable  getriebeloser PM -Synchron-Generatoren verwendet. Dies ist auch bei der Strom Boje der Fall. Das hohe Gewicht der Strombojen von gar einigen Tonnen im Verhältnis zur Nennleistung lässt den technische Aufwand mit entsprechenden Kosten erahnen. Peltonturbinen lassen sich einfach und exakt regeln, man bekommt sauberen Sinusstrom bei konstanter Frequenz und man kann so den Strom direkt ins Netz einleiten. Sind Gutmütig wenn das Wasser in Stößen kommt und der Druck von den Sollwerten abweicht.

 

Kostenvorteile der Energieernte mittels Kolbenpumpe und Peltonturbine wurde bereits von der technischen Uni Dresden berechnet

Allerdings kommt die Drehbewegung von einem Mühlrad über Wasser. Ob  Mühlrad über Wasser oder Propeller unter Wasser ändert nichts an der Sache..Die im PDF beschriebene Bauart sieht einen Druckkessel vor um den pulsierenden Wasserfluss zu glätten. Darauf können wir verzichten denn je höher die Anzahl der Kolbenpumpen ist, um so mehr  verschwinden die Druckstöße.

Mueller_Wasserdruckrad für Fallhöhen unter 1 m.pdf (baw.de)  

 

 

Kolbenpumpen brauchen keine Einhausung, sind klein und technisch anspruchslos.

Je weniger ein Propeller Blätter hat,, um so schneller dreht er.und umgekehrt..Da  für Flussturbinen  mit den Generatoren unter Wasser, auf Grund der Kosten der Magnete,  geringe Drehzahlen zum Problem werden, sind Propeller mit zwei  Blättern üblich, Unsere vorgeschlagene Lösung mit Unterwasserpumpen hat hingegen mit geringen Drehzahlen kein Problem und erlaubt Propeller mit mehreren Blättern: So entfällt der Einbau von Gittern um Fisch nicht zu schreddern..

Unsere Unterwasserpumpe ohne Öl oder anderswertige Schmiermittel.

Generell haben Kolbenmaschinen Kurbelwellen. Wir ziehen die Lösung mit den Gleitschuhen aus Kunststoff mit guten Gleiteigenschaften vor. Pumpe ist für Unterwasser  konzipiert und dann taugt Wasser als Schmiermittel und braucht so kein Öl.. Dank der Gleitschuhe wird die Pumpe sehr kompakt und das  ergibt eine Einsparung beim rostfreien Edelstahl. Hochdruckpumpen wie sie zum Beispiel bei Hochdruckreinigern zur Anwendung kommen  sind Plungerpumpen.Wir bevorzugen die Lösung  mit Zylinderrohre zumal  wir die gleichen Rohre bei unseren Holzspaltern einbauen.. 

Technischen Daten:

Druck = max. 35 bar

Förderleistung pro Umdrehung = 0,2 Liter

Max.zulässige Drehzahl =200  U/min

. Rechenbeispiel: zur Energieernte: Bringen Sie diese Pumpe auf 100 Drehungen/min  dann ernten Sie bereits bei 30 bar eine Energie von 2,3 kW.. 

 

Kolbenpumpen sind unempfindlich gegen Sand.

Kolbenpumpen sind unempfindlich gegen Sand. Schlammpumpen die im Tiefbau zum Einsatzkommen sind ausnahmslos Kolbenpumpen. Handelsübliche Hochdruckreiniger haben beim Einlauf einen.Filter mit Maschen wie ein Teefikter. Dies aber nur wegen der Düse der Sprühlanze. Den Ärger wo uns Kunden anriefen das der Holzpalter nur mehr lagesam lief hatten wir zur Genüge. Es waren immer die Filter der Hochdruckreiniger. Seit wir unseren Kunden empfehlen gleich zu Beginn der Arbeit den Filter zu entfernen war Schluss mit dem Ärger. Empfindlich hingegen gegen Sand sind  Peltonturbinen. Eine Lösung wäre schon beim Zulauf der Kolbenpumpe einen Zyklonfilter ein zu setzen.

Warum unsere Zylinderrohre nicht nur günstig sondern auch hochwertig

 

Die Zylinderrohre aus unserer Fertigung sind Starkwandrohre aus Baustahl und haben im inneren ein dünnwandiges Rohr aus rostfreiem Stahl. Die Oberfläche ist durch Glattwalzung verdichtet und extrem glatt. Dies  ist für die Klarwasserhydrauk die Voraussetzung das die Dichtungen lange halten. Gehohnte Rohre sind für die Klarwasserhydraulik nicht geeignet. Das im Bild gezeigt Rohr wird in unsere Holzspalter eingebaut und da braucht nicht alles aus Edelstahl sein. Für die Unterwasserpumpe ist alles Edelstahl.

Die Menge der Restenergie, dich sich ernten ließe.

Eine Pumpeinheit mit Propeller von einem Meter Durchmesser beansprucht im Flussbett eine Fläche von  etwas über einem m². Auch wenn wegen der geringen Fließgeschwindigkeit des Wassers  sich nur 1kWh pro Pumpeinheit ernten lassen, kann man  errechnen wenn Millionen von Pumpeinheiten rund um die Uhr Energie liefern.

Statt Propeller Schwenkflügel

Propeller verlangen die Umsetzung der Drehbewegung in eine lineare Bewegung für die Zylinder, Einen linearen Kolbenantrieb bieten Schwenkflügel. Im Bild mehrer Flügeleinheiten  längs eines Flusses.

Teppich von Pumpeinheiten.

                                                                                Bei niederem Wasserstand mit wagrechten Flossen.

 

Die militärische Sicherheitskomponente.

Die Sprengung beider  Gasröhren in der Ostsee hat gezeigt wie verwundbar die Energieversorgung  sein kann. Mit Spielzeudrohnen lassen sich bereits  Windkrafträder lahm legen. Für die Artillerie sind sie eine regelrechte Zielscheibe. Putin hat in wenigen Tagen 80 % der Windkraftanlegen der Ukraine zerstört, das berichteten die Medien am 23.10.2022. Die einzigen unzerstörbaren Strommaschinen sind Unterwasserturbinen,  einfach weil sie nicht zu orten sind und  in unzähliger Anzahl viele km längs der Flusslaufes verteilt sind. ,Die Peltonturbinen  haben die Größe eines PKW und sind so leicht zu tarnen. Feinde interessieren nicht kleine Kraftwerke sondern Großanlagen. Stauseen sind zum Beispiel leicht zerstörbar. und um sie wieder in Betrieb zu nehmen dauert es sehr lange.

 

Langlebigkeit der Peltonturbinen und Pumpen.

Peltonturbine drehen zuverlässig mit geringen Wartungskosten auch über 100 Jahre. Das gilt auch für Kolbenpumpen und Propeller..Sind genannte Maschinen doch irgendwann  zu verschrotten, dann werden sie einfach eingeschmolzen und ergeben keinen Sondermüll.

Nun die finanzielle Seite.

Am Anfang haben wir bereits erwähnt das Laufwasserkraftwerke sehr teuer sind. Was nun google dazu sagt:

Wie hoch sind die Anschaffungs- und Betriebskosten von Wasserkraftwerken? Für den Erfahrungsbericht Wasserkraft wurden 232 Datenbögen mit Kostenangaben ausgewertet werden. Für Anlagen zwischen 100 kW und 100 MW werden Gesamtkosten für den Neubau von etwa 8.718 €/kW angesetzt.

Google  sagt nicht  auf welches Jahr sich die Kostenrechnung bezieht.,dürfte auf Grund der Inflation im Jahre 2022 höher liegen.

Kostenrechnung mit unseren  Flussturbinen bereits von 30 kW aufwärts:

 Eine betriebsfertige  Peltonturbine montiert und in Betrieb gesetzt kostet 115,000,00 € Davon entfallen 65.000,€ auf die Turbine und dem Generator und  50.000,00  € auf die Elektronik und die Steuerung für Netz tauglichen Strom. Werden stärkere Peltonturbinen eingesetzt dann fallen  Elektronik und Steuerung weniger ins Gewicht.

Wählen wir eine Anlage mit 60 kW: Die Peltonturbine samt Elektronik kostet  180,000,00 €. Installieren wir  wegen der geringen Wassertiefe 30 Propeller. und dazu 10 Pumpen dann macht dies zusätzlich 120.000,00 €. Dann sind wir auf  300.000 €,  also 5,00 €/kW.

Um so größer nun eine Anlage wird um so besser ist das Verhältnis  Kosten zu kW.  Hohe Anzahl von Propellern bedeutet Serienfertigung und wie bereits erwähnt  sind die Kosten der Peltonturbine im Verhältnis  zur Leistung günstiger. 

Peltonturbinen laufen auch über 100 Jahre. Gilt auch für die Propeller. . Hochdruckpumpen für Waschanlagen .laufen rund um die Uhr über mehrere Jahr  mit weit höheren  Drücken von 150 bis 200 bar und mit 1.500 U/min..Unsere Pumpen. werden mit max. 35 bar gefahren und  die Drehzahl  nur bis max. 200 U/min.  Nach Jahren müssen nur die Dichtungen und die Gleitbänder in den Gleitschuhen ausgetauscht werden.

Österreichische Kostenstudie zu den verschiedenen Flusskraftwerken aus dem Jahre 2018, muss  inflationsbereinigt werden https://diglib.tugraz.at/download.php?id=5b6d29da64a4c&location=browse

Bisherige Bauarten von Flussturbinen kosten, und wie. Einfach in die Suchmaschine  "geldmarie.at/energiesparen/stromboje". eingeben. Dort finden Sie eine sehr ausführliche technische Beschreibung und die Kosten. der Strombojen aus Österreich Allerdings ob die Kosten für die zweite Jahreshälfte 2022 gelten dürfte fraglich sein. Angesichts des enormen Gewichtes und der Sperrigkeit dürften die Kosten für die Einbringung in die Flüsse zusätzlich  hoc sein.

Was im Internet zu einer  Flussturbinen von .Smart Hydro Power zu finden ist. : Eine neue Flussturbine aus den Jahre 2015 steht zum Preis von 14.900,00 €  im Angebot:

https://www.acrar.com/de/machinery/energie/energy_hydropower/smart-hydro-power-5-kw/642/ 

.Wir fragen uns warum genannte neue Flussturbine seit 2015 angeboten wird. Warum hat diese bis jetzt  Juli 2022 noch niemand gekauft.? Was heute genannte Flussturbine kosten würde wissen wir nicht, Smart Hydro Power nennt im Portal keine Preise. Wir schätzen es könnten das Doppelte sein. Genau wie bei den Flussturbinen aus Österreich braucht es  Voraussetzungen für das  Flussbett und der Strömungsgeschwindigkeit die nicht leicht zu finden sind. Und wem interessieren schon bei genannten hohen Investition die 5 kWh Nennleistung  ? Abgesehen davon das die Nennleistung in der Praxis wohl kam erreicht werden kann.. Für eine Gemeinde sind es weitaus zu wenig und es muss reiner Zufall sein das jemand Privat just an einem Flussufer seine Immobilie hat und gerade dort wo die Flussturbine die geeigneten Voraussetzungen findet. Unsere Lösung mit einer Vielzahl von Pumpeinheiten und mehreren Peltonturbinen könnte da schon Stromanbieter interessieren..

Zur Monofloat aus Italien: Klickt man entsprechendes Portal an,.dann wird sie als nicht sicher genannt: Impressum sucht man vergeblich. Es gibt zwar eine Kontaktfeld, aber benützt man dieses bekommt man keine Antwort. Das gilt auch für die Kontaktperson Herrn Ing. Bridi Eros..Beeindruckend sind hingegen die nicht wenigen Presseberichte namhafter Medien bis zum Fernsehen.

Preisvergleich bitte unter Berücksichtigung der effektiven Leistung und nicht der Nennleistung.

Bei allen im Angebot stehenden  Flussturbinen .gilt die Nennleistung nur unter idealen Voraussetzungen.der Fließgeschwindigkeit der Wassermenge und der Flusstiefe. Dürften in der Realität kaum gegeben sein. Und wenn die Geschwindigkeit des Wassers nur die Hälfte des Sollwertes erreicht können Sie nichts tun, einfach Pech gehabt.  Bei unserer Lösung   verwenden Sie just so viele Pumpeinheiten bis der Sollwert erreicht ist, oder sogar darüber zur Vorbeugung eines niederen Wasserstandes.

Füllung von Speicherbecken.

Nicht nur in den Alpen steigt der Bedarf an Speicherbecken und nicht immer kommt genügend Wasser aus Zuflüssen. Pumpen die durch E-Motoren angetrieben werden und das Wasser aus Flüssen und Bächen ansaugen sollen es dann richten. Mit Kolbenpumpen kann man das Wasser auch über einer Fallhöhe von  1.000 m pressen.