DE102009048363A1

DE102009048363A1 - Wasserkraftwerk zum Produzieren von Ökostrom

Info

Publication number: DE102009048363A1
Application number: DE102009048363A
Authority: DE
Inventors: Eduard Neumann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-07-08
Filing date: 2009-10-06
Publication date: 2011-01-20
Also published as: DE202009013490U1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wasserkraftwerk zum Produzieren von Ökostrom mit einer Turbine zum Wandeln von Strömungsenergie eines Fluids in mechanische Energie, mit einem Generator zur Wandlung der mechanischen Energie in elektrische Energie, mit einer Zuleitung zum Zuführen des Fluids zu der Turbine und mit einer Ableitung zum Ableiten des Fluids aus der Turbine, wobei der Turbine als Fluid Schmutzwasser und/oder Regenwasser privater und/oder öffentlicher und/oder gewerblicher Verbraucher zuführbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Wasserkraftwerk zum Produzieren von Ökostrom mit einer Turbine zum Wandeln von Strömungsenergie eines Fluids in mechanische Energie, mit einem Generator zur Wandlung der mechanischen Energie in elektrische Energie, mit einer Zuleitung zum Zuführen des Fluids zu der Turbine und mit einer Ableitung zum Ableiten des Fluids aus der Turbine.
Es sind vielfältige Kraftwerkstypen allgemein bekannt. Besonders verbreitet sind zentrale Atom-, Kohle- und Gaskraftwerke. Kohle- und Gaskraftwerke gelten als nicht besonders umweltfreundlich, da sie mit fossilen Brennstoffen betrieben werden und bei der Erzeugung von Energie große Menge CO₂ freigesetzt werden. Atomkraftwerke werden kritisch gesehen, da von ihnen im Falle eines Störfalls große Sicherheits- und Umweltrisiken ausgehen. Darüber hinaus ist die Frage der Entlagerung des anfallenden Atommülls ungeklärt. Bekannt sind ferner große Wasserkraftwerke, die jedoch lediglich an ausgewählten Standorten, beispielsweise an Talsperren, im Küstenbereich oder in einem Flusslauf wirtschaftlich betrieben werden können.
Eine dezentrale Energieerzeugung erfolgt heute üblicherweise mit Windkraftanlagen bzw. Solaranlagen. Die Energieerzeugung aus Wind und Sonne gilt als besonders umweltfreundlich. Jedoch kann der Energiebedarf allein auf Basis dieser umweltfreundlich betriebenen Kraftwerke nur zu einem geringen Teil gedeckt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, weitere Möglichkeiten zur umweltschonenden Energieerzeugung zu erschließen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Turbine als Fluid Schmutzwasser und/oder Regenwasser privater und/oder öffentlicher und/oder gewerblicher Verbraucher zuführbar ist.
Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass dem ohnehin anfallenden Schmutz- und/oder Regenwasser beim Transport desselben und das Kanalsystem Strömungsenergie entnommen wird. Die Strömungsenergie wird in einer Turbine und einem der Turbine nachgelagerten Generator zunächst in mechanische Energie und anschließend in elektrische Energie gewandelt. Auf diese Weise kann in besonders umweltfreundlicher Weise Ökostrom produziert werden. Auf den Einsatz insbesondere fossiler Brennstoffe oder nuklearer Brennelemente kann hierbei verzichtet werden.
Als private, öffentliche und/oder gewerbliche Verbraucher kommen beispielsweise Betriebe, insbesondere Industriebetriebe oder landwirtschaftliche Betriebe, Kommunen oder Städte sowie Privathaushalte in Frage. Als Betreiber des Wasserkraftwerks können entsprechend Privatpersonen, die öffentliche Hand oder Industriebetriebe auftreten.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Turbine durch die Ableitung mit einer Kläranlage verbunden zur Sammlung bzw. Reinigung des Schmutz- bzw. Regenwassers. Auf diese Weise kann das Wasserkraftwerk in räumlicher Nähe zu einer Kläranlage angeordnet und nachträglich in die ohnehin vorhandene Infrastruktur integriert werden. Die Kläranlage ist üblicherweise städtebaulich erschlossen, das heißt sie verfügt insbesondere über Zufahrten, Wirtschaftgebäude und eine Anbindung an das öffentliche Stromnetz. Diese Komponenten können bei Anordnung des Wasserkraftwerks in räumlicher Nähe zur Kläranlage mitbenutzt werden, so dass die Investitionskosten gesenkt werden können und eine Doppelnutzung der Infrastruktur erreicht wird.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der Turbine wenigstens eine Reinigungsdüse zur Reinigung der Turbine zugeordnet, wobei eine Reinigungsflüssigkeit mittels eines Hochdruckaggregats mit Druck beaufschlagbar ist und der Reinigungsdüse über eine die Reinigungsdüse mit dem Hochdruckaggregat verbindende Hochdruckleitung der Reinigungsdüse zuführbar ist zum Aufbringen der Reinigungsflüssigkeit auf die Turbine. Vorteilhafter Weise kann hierdurch eine Verschmutzung bzw. Verstopfung der Turbine in besonders einfacher Weise behoben werden. Dies kann geboten sein, da das Schmutzwasser und/oder das Regenwasser mit Fremdstoffen, beispielsweise Fäkalien oder Blattgrün, vermengt sein können.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist eine Notleitung als ein Bypass zu der Turbine zwischen der Zuleitung und der Ableitung angeordnet. Zur Freigabe des Bypasses bzw. zur Überbrückung der Turbine sind in der Zuleitung und/oder der Ableitung betätigbare Strömungsventile angeordnet. Vorteilhafter Weise kann hierbei insbesondere während der Reinigung der Turbine oder bei Hochwasser eine Zuführung des Regenwassers bzw. Schmutzwassers vom Verbraucher zu der Kläranlage unter Umgehung des Wasserkraftwerks realisiert werden. Das Wasserkraftwerk kann – beispielsweise für Wartungs- oder Instandsetzungsarbeiten – vom Netz genommen bzw. vorübergehend stillgelegt werden. Während dieser Zeit können Schmutz- und Regenwasser über die Notleitung in gewohnter Weise der Kläranlage zugeführt werden.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.
Ein Wasserkraftwerk weist als wesentliche Komponente eine in einem Turbinenraum 15 angeordnete Turbine 13 und einen in einem Maschinenhaus 4 angeordneten Generator 5 auf. Turbine 13 und Generator 5 sind derart miteinander verbunden, dass in der Turbine 13 erzeugte mechanische Energie im Generator 5 in elektrische Energie gewandelt und von dort über eine interne Stromleitung 7 einem Transformator 8 zugeführt wird. In dem Transformator 8 wird der Strom derart transformiert, dass er in ein öffentliches Stromnetz 16 eingespeist werden kann.
Der Turbine 13 wird mittels einer Zuleitung 2 Regen- bzw. Schmutzwasser von einem Verbraucher 1 zugeführt. Das Regen- bzw. Schmutzwasser wird von der Turbine 13 mittels einer Ableitung 14 in eine Kläranlage 9 abgeleitet. In der Turbine 13 wird Strömungsenergie des Schmutz- bzw. Regenwassers in mechanische Energie gewandelt. Parallel zu der Turbine 13 ist eine Notleitung 12 als ein Bypass angeordnet. Mittels schaltbarer Strömungsventile 11, die in der Zuleitung 2 und in der Ableitung 14 angeordnet sind, kann die Notleitung 12 freigegeben werden, so dass das Regen- bzw. Schmutzwasser von der Zuleitung 2 über die Notleitung 12 zu der Ableitung 14 geleitet wird und von dort in die Kläranlage 9 gelangt, ohne durch die Turbine 13 zu strömen.
In dem Turbinenraum 15 ist eine Anzahl von Reinigungsdüsen 3 angeordnet, die über eine Hochdruckleitung 10 mit einem Hochdruckaggregat 6 verbunden sind. In dem Hochdruckaggregat 6 wird Reinigungsflüssigkeit mit Druck beaufschlagt und über die Hochdruckleitung 10 den Reinigungsdüsen 3 zugeführt. Die Reinigungsflüssigkeit wird mit Hilfe der Reinigungsdüsen 3 auf die Turbine 13 aufgesprüht, so dass die Turbine 13 von mit dem Schmutz- bzw. Regenwasser angeschwemmten Fremdstoffen gereinigt und eine Verstopfung vermieden bzw. aufgelöst werden kann.
Als Verbraucher 1 kann beispielsweise eine Stadt ihr Regen- und/oder Schmutzwasser dem Wasserkraftwerk und anschließend der Kläranlage 9 zuführen. Sofern die Stadt 1 getrennte Rohrleitungen 12, 14 für Regen- und Schmutzwasser nutzt, kann in jeder dieser Rohrleitungen ein separates Wasserkraftwerk integriert werden.
Zwischen der Ableitung 14 und der Kläranlage 9 kann ein nicht dargestellter Diffuser angeordnet sein. Die Stadt 1 kann oberhalb des Wasserkraftwerks derart angeordnet sein, dass das Regen- bzw. Schmutzwasser von der Stadt 1 selbsttätig in Richtung des Wasserkraftwerks fließt. Wenigstens ein Teil der Zuleitung 2 kann hierbei als eine Fallrohrleitung ausgebildet sein. Das Wasserkraftwerk selbst kann auf dem Niveau der Kläranlage 9 oder knapp oberhalb der Kläranlage 9 angeordnet sein, so dass die maximale Strömungsenergie zum Betrieb der Turbine 13 zur Verfügung steht.

Claims

Wasserkraftwerk zum Produzieren von Ökostrom mit einer Turbine zum Wandeln von Strömungsenergie eines Fluids in mechanische Energie, mit einem Generator zur Wandlung der mechanischen Energie in elektrische Energie, mit einer Zuleitung zum Zuführen des Fluids zu der Turbine und mit einer Ableitung zum Ableiten des Fluids aus der Turbine, dadurch gekennzeichnet, dass der Turbine (13) als Fluid Schmutzwasser und/oder Regenwasser privater und/oder öffentlicher und/oder gewerblicher Verbraucher (1) zuführbar ist.
Wasserkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine (13) durch die Ableitung (14) mit einer Kläranlage (9) verbunden ist zur Sammlung und/oder Reinigung des Schmutzwassers und/oder Regenwassers.
Wasserkraftwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid in der Zuleitung (2) von dem Verbraucher (1) zu der Turbine (13) gefördert wird, wobei der Verbraucher (1) oberhalb der Turbine (13) angeordnet ist und die Zuleitung (2) wenigstens abschnittsweise als eine Fallrohrleitung ausgebildet ist.
Wasserkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Turbine (13) wenigstens eine Reinigungsdüse (3) zugeordnet ist, wobei eine Reinigungsflüssigkeit mittels eines Hochdruckaggregats (6) mit Druck beaufschlagbar ist und über eine die Reinigungsdüse (3) mit dem Hochdruckaggregat (6) verbindende Hochdruckleitung (10) der Reinigungsdüse (3) zuführbar ist zur Aufbringung der Reinigungsflüssigkeit auf die Turbine (13).
Wasserkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als ein Bypass zu der Turbine (13) eine Notleitung (12), die Zuleitung (2) mit der Ableitung (14) verbindet, wobei in der Zuleitung (2) und/oder in der Ableitung (14) betätigbare Strömungsventile (11) angeordnet sind zur Freigabe und/oder Sperrung des Bypasses (12).