DE2609359A1

DE2609359A1 - Stroemungs-kraftwerk fuer fliessende gewaesser

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Publication number: DE2609359A1
Application number: DE19762609359
Authority: DE
Inventors: Georg Wieduwilt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-03-06
Filing date: 1976-03-06
Publication date: 1977-09-08

Description

Beschreibungrs
Die Energie ist des Menschen bester und treuester Helfer.
as ist eigentlich "Energie"? Die Antwort auf diese Frage kann sehr verschieden und unterschiedlich ausfallen. In Grunde genommen gehört der Begriff Energie in das große Gebiet der aturwissenschaft. Untergebiete davon sind Physik und Chemie.
In beiden Sparten ist die Energie zu Hause. Man bezeichnet die Energie auch meist als Kraft, dies ist aber nur ein Teil, ein Bestandteil, die in verschiedenen Formen auftritt. So z.B. ist die Anziehungskraft unserer Erde eine Kraft, die sie auf Stoffe oder Körper ausübt. Ein Regentropfen fällt aus der Wolke zur Erde nieder - der Fall dieses Tropfens ist die AnziehungE-kraft der Erde. Äber nicht nur ein Regentropfen unterliegt dieser Naturerscheinung, sondern jeder Körper, der nach unten strebt, wobei 'unten' immer die Richtung nach dem Mittelpunkt der Erdkugel zu verstehen ist. Der Fall der Stoffe oder Körper ist sehr unterschiedlich, eine Daunenfeder fällt ganz anders als ein Stein. Man berechnet die Geschwindigkeit des Ballens nach Sekunden und die Strecke des von dem Körper zurückgelegten Weges nach Metern. Somit haben wir schon zwei Faktoren, die miteinander eine Wirkung hervorbringen. Die Erdanziehung wirkt sich auf jeden Stoff verschieden aus, sie richtet sich nach der Dichte des Stoffes. Man bezeichnet die unterschiedliche lirkung der Anziehung auch als das Gewicht eines Körpers. Wird der fallende Körper auf seinem i!eg in Richtung zum Mittelpunkt der Erde aufgehalten, dann drückt er mit seinem Gewicht auf die Fläche die ihn aufhält, seinem weiteren Bestreben zu fallen also entgegenwirkt. Dieser Druck ist meßbar und man nennt in Kraft. Fällt z.B. ein Regentropfen auf ein Blatt, so wird er von diesem in seinem Fellen aufgehalten oder abgebremst. Fallen mehrere Tropfen auf dieses Blatt, dann vermögen sie infolge ihres größeren Gewichtes das Blatt nach unten zu drücken. Hiersus resultiert sich die Eebelbewegung. Der Hebel ist eine in der echanik vielfach und vielseitig angewandte Maschine. Sein Hauptmerkmal ist, daß er an einem Punkt fest gelagert sein muß. Beim Blatt ist es die Stelle, wo es am Zweig angewachsen ist. Man nennt sie auch den DrerlpuilktO Biegt sich nun das Blatt um den Drehpunkt nach unten, dann legt es dadurch einen Weg zurück.
Aus der Kraft oder dem Druck mal dem Weg entsteht dann der Begriff der Arbeit, somit ist Arbeit immer Kraft mal We.
Die Arbeit ist eines der wichtigsten Grundelemente, sowohl im Gebiet der Physik, der mechanik, auch der Statik und vielen anderen Bereichen unseres Lebens. Man bezeichnet die Arbeit auch als Bewegung. Erfolgt nun die Arbeit in einer bestimmten Zeit, dann wird aus der Arbeit ein neuer Begriff - Leistung.
Die Leistung ist somit die Summe mehrerer Faktoren, die gemeinsan, also miteinander erst die Leistung erbringen, wir hier erwähnt - Kraft mal Weg mal Zeit. Jeder einzelne Faktor ist meßbar und das Produkt daraus ebenfalls. Die Leistung kann in der verschiedensten Form und Gestalt auftreten. Sie läßt sich in unterschiedliche Wirkungsformen und Gestalten umformen, aber alle haben eines gemeinsam, sie dienen uns zur Lebensgestaltung und zum TohlbefindenO Wir bezeichnen diese Annehmlichkeit als "Energie".
Soweit möge dieser kleine Ausflug in das Gebiet der Natur wissenschaft dienen, um die weiteren Ausführungen dieser Arbeit allgemein verständlich zu machen. Die Kenntnisse der Vorgänge sind aber eine unerläßliche Bedingung, um das Urteil über den ert dieser Arbeit zu erkennen.
Energie zu erzeugen ist sehr leicht, oft aber auch sehr schädlich.
Seit der Mensch das Feuer entdeckte und dies geschah schon sehr früh in der Geschichte der Yienschheit, hat er sich diese Energiequelle zunutze gemacht. Die wohlige Wärme war angenehm, aber nicht nur um sich am Feuer zu wärmen, benutzte er es. Ein altes Wort besagte: 'Gleich nach dem Schöpfer kam der Töpfer'.
Schon sehr früh verstanden es die Urmenschen, aus bestimmten Erdarten Gefäße zu formen, die sie im Feuer brannten, sodaß sie nun eine feste und beständigere Gestalt annahmen und vielen Zwecken dienten, selbst um darin aser zu envärmen und Naturprodukte zu kochen.
Soweit auch der Zweck der Wärmeerzeugung dem Menschen dienlich sein mochte, einen Nachteil hatte diese Art der Energieerzeugung. Der Stoff, aus dem er die Energie bezog, war dann auf immer vernichtet. Selbst in heutiger 'moderner' Zeit, da man die Menschheit als intelligent, klug und kultiviert beseichnet, hält er an der Vernichtung der Brennstoffe fest und beraubt sich damit vieler Möglichkeiten, diesen Stoff anderweitig und vernünftiger zu nutzen. Diese Unvernunft etwa einzuschränken oder abzustellen dürfte kaum möglich sein, da der menschliche 'Egoismus' immer kraftvoller ist und sein wird als die Vernunlt.
Die Geschichte der Menschheit hat es von jeher bewiesen, daß Zerstören leichter ist, als Neues zu schaffen, Vernichten befriedigender, als Erhalten - dan nennt man tEoralfO Der Mensch in seiner Zerstörungswut kennt hier keine Grenzen und auch keinerlei Rücksicht. So hat er sich als neuen Brennstoff das Uran erwählt, einen Stoff, der auf unserer Erde zu einem der seltensten Vorkommen gehört. Seinen wirklichen Wert haben wir bisher noch gar nicht erkannt und dessen Handhabung und Umgang mit ihm liegt noch mehr im Unerforschten und Dunkel.
Wie gesagt, der Egoismus schreckt vor nichts zurück, selbst wenn dabei Millionen von Menschenleben vernichtet werden. Selbst viele Wissenschaftler und Naturgelehrte distanzieren sich von dieser Art des Umganges mit einem so gefährlichen Element. Den Nutznießern dieser Energiequelle läßt dies jedoch kalt. Gäbe es wirklich keinen Ausweg um die Energieerzeugung auf andere Art zu lösen, dann wäre dies entschuldbar und verständlich. Des Menschen Geist und Streben geht vielfach -ja meist- immer nur den bequemen Weg. Um sich Vorteile und Vergünstigungen zu verschaffan gilt ihm der nächste' nichts, mag er dabei ruhig zugrunde gehen, wenn nur sein Egoismus den Gewinn erhält.
Dieser Weg aber geht jetzt in eine Richtung, die hier nicht untersucht und behandelt werden soll - das Gebiet der Religion, der Politik und der Macht. In diesen Bereichen liegen Vernunft, Verstand, Moral und viele anderen Tugenden und Untugenden im ständigen Widerstreit. Dies ist aber nun leider eine Unvollkommenheit der Menschen an sich0 Sie gleichen sich untereinander und gegeneinander zwar äußerlich, doch selten innerlich. Es gibt wohl kaum zwei Menschen, die in allem einander gleichen, selbst eineiige Zwillinge nicht, irgendwo oder irgendwie divergieren sie in ihrem ',eisen.
Man kann diese Verschiedenartigkeit leider nicht beheben.
Sofern sich diese Tatsache als schädlich offenbart, kann man sie eventuell mildern, das aber ist Sache der Erziehung. Auf diesem Gebiet jedoch liegen sich selbst die hochgelehrtesten Pädagogen noch immer in den Haaren. Jeder glaubt, daß seine Ansicht und Methode die richtigere sei, aber das ist kein Egoismus, sondern Überheblichkeit.
Energie läßt sich auch auf anderen wiegen erzeugen, ohne jegliche Vernichtung und Zerstörung.
Die Natur ist der Behalter des Lebens, der Gestalter unserer Umwelt und zugleich der einzige Lieferant all dessen, was wir Menschen zum Leben benötigen. Der Mensch selbst, er mag noch so klug und erfindungsreich sein, kann nicht mehr tun, als alles das, was ihm die Natur spendet -seien es nun Stoffe oder Kräftenutzbringend umzuwandeln, in andere Form zu bringen oder zu nutzen. Leider geht der Mensch aber auf falschen Wegen, die statt zum Guten oder Besseren führen, sondern genau auf das Gegenteil ausgerichtet sind. Die Vernunft sollte ihm den Weg zeigen, wie es richtig wäre. Wenn Menschen aber etwas falsches, schädliches oder 'unvernünftiges' tun, dann gibt es logischerweise nur zwei Deutungen - entweder ein Mangel oder Fehlen von Vernunft, oder ein grundsätzliches Handeln entgegen der Vernunft. Das letztere dürfte wohl in den meisten Fällen zutreffen. Kriege z.B. sind niemals vernünftig, doch dagegen ließe sich etwas tun. Wenn ein oder ein einzelner Mensch absolut einen Krieg will, dann gibt es eine einfache Lösung. Soll er sich doch persönlich einsetzen und mit seinem vermeintlichen Gegner schlagen, warum müssen dies andere, völlig Unbeteiligte für ihn tun.
Dasselbe gilt aber auch auf anderen Gebieten unseres Daseins auf diesem Planeten. Da wollen Menschen irgendwo in die Landschaft Atomkraftwerke stellen, obgleich Tausende aus der Umgebung der geplanten Baustelle sich mit aller Kraft dagegen wehren, weil sie Gefahr wittern. Doch Druck erzeugt Gegendruck und so muß die Macht der 'revoltierenden' Menge gebrochen werden, sei es durch Gewalt, Polizei oder List. Das heißt dann Demokratie (von Demos = Volk), auch Liberalismus, das heißt Freiheit, es ist nur die Frage, wessen Freiheit hier gilt.
Die Sonne ist unser Lebenselement und Lebenserhalter. ','iir nehmen sie als eine Selbstverständlichkeit in, weil wir uns an diese Naturgabe schon gewöhnt haben. Sie war das erste, was wir nach der Geburt erlebt und wahrgenommen haben, sie wird auch das letzte sein, wenn wir von dieser Erde scheiden.
Die Wohltaten, die uns dieses Gestirn erweist, werden von den meisten Menschen nur gering oder gar nicht beachtet, ja mancher Mensch ist nicht wert, daß ihn die Sonne bescheint. Sie hilft uns immer und überall, ist ständig um unser Wohlergehen bemüht, ohne dafür einen Lohn oder Dank für ihre Leistung zu verlangen. Warum sind wir Menschen nur so gleichgültig und undankbar.
Das größte Geschenk, das uns die Sonne beschert, ist die Riesenmenge an Energie, obgleich wir davon nur den 32-milliardensten Teil ihrer Gesamtausstrahlung erhalten - aber dennoch mehr, als wir jemals auf dieser Erde benötigen. Wir nutzen von der Energiemenge kaum 1%, 99' verschwinden ungenutzt irgendwo0 Der alte griechische Philosoph Heraklith (um 500 v.Chr.) hat das bereits beobachtet und erkannt, er hat es in zwei orten ausgedrückt: "Panta rhei!" = alles fließt oder alles ist in Bewegung. Bewegung aber ist immer eine Leistung, also Energie. Dies können wir ständig beobachten, obgleich wir es meist nicht tun. Wind und Regen sind die Elemente oder Wirkungen, die von der Sonne hervorgerufen werden, beide sind für uns nützlich0 Leider aber beachten wir diese \wirkungen kaum, wir nutzen sie entweder gar nicht oder falsch. Das ist gegen jede Vernunft.
Die Menschen vor unserer Zeit waren klüger, einsichtsvoller und vernünftiger.
Die ikinger, die Spanier und viele andere Völker haben Schiffe gebaut, die mittels der Windkraft fuhren. Viele Entdecker sind jahrelang auf den sfJeltmeeren gefahren, haben andere Erdteile entdeckt und uns von völlig neuen Menschen Kunde gebracht, von denen wir überhaupt nichts wußten. Im späten Mittelalter baute man bereits große Segelschiffe, um Lasten damit zu befördern. Heute dagegen sind derartige Schiffe unmodern und schlummern einem langsamen Tod entgegen. Nach den Segelschiffen war ja ein völlig neues Verkehrsmittel von den Menschen erfunden, das fDampfschiff', das fast einem ganzen Jahrhundert seinen Stempel auf drückte und als die größte Erfindung der Menschheit galt. Doch wo sind sie geblieben -verrottet, verschrottet- dahin war die Glanzzeit eines Jahrhunderts.
Dann kam das Zeitalter der großen Motorschiffe, mit riesigen Dieselmotoren und tausenden von Passagieren, Schiffe von 200 bis 300 Meter Länge. Auch sie liegen meist still, denn das Großflugzeug hat sie unwirtschaftlich gemacht. -Times est monaiist heute die Parole.
Was aber haben diese supermodernen Verkehrsmittel hinterlassen. Ein Bild der Vernichtung, eine Spur von Vergiftung und die Erkenntnis, daß man mit noch viel größerer Vernichtung und mit schlimmeren Folgen weit mehr erreichen kann. Je größer die Vernichtung, umso größer der gewünschte Erfolg. Dies beweist nichts besser als die Atombombe. Nicht den Einzelmenschen töten oder ein einzelnes Haus zerstören, nein, gleich Millionen Menschen und ganze Städte auf einen Schlag, das ist "Bortschritt" der sich lohnt.
Man fragt sich angesichts solcher Tatsachen, ist das noch Klugheit, Vernunft oder Arroganz und Wahnsinn. Auf jeden Fall stehen diese Errungenschaften im krassesten Widerspruch zu allen Naturgesetzen, denen sich der Mensch doch beugen sollte und muß. Es wird noch geraume Zeit vergehen, bis Mangel und Not ihn zur Umkehr zwingt und ihm klar wird, daß er den falschen Weg gegangen ist.
Die Methode der Nutzung von Stoffen auf dieser Welt um Energie zu gewinnen, lassen uns bald erkennen, daß diese Quellen nicht unerschöpflich sind. Eine Gewißheit aber ist, das was die Natur z.B. die Sonne uns an Energie schenkt, das ist konstant und für einen kaum vorstellbaren Zeitraum sicher.
Zwar wurden Wind und Wasser schon seit alters her genutzt, doch immer nur mit den rkLerkzeugen und Erkenntnissen ihrer Zeit.
Mit dem Fortschreiten und der Entwicklung der Technik, mit jeder neuen Erkenntnis und mit jedem neuen Baustoff schreitet auch die Entwicklung im gleichen Schritt und Tempo weiter fort.
Gewiß, es mag auf diesem Gebiete viele Irrtümer gegeben und mancher Weg in die falsche Richtung oder in die Illusion geführt haben, doch firmen ist menschlich' und entschuldbar. Dennoch wird deshalb dem Fortschritt keinerlei Einhalt geboten. Neue Methoden, die auf moderner Erkenntnis, auf gründlicher und sicherer Basis sich ergeben, führen zu besseren Erfolgen.
So mancher Mensch und Erfinder möchte nun gleich zum Himmelstürmer werden und die Energie der Sonne unmittelbar in seine Behausung holen; doch dann muß er dazu erst das Gefäß erfinden, in das er die Energie verpackt und das Transportmittel für den weiten Weg dazu.
Wind und Wellen liegen vor unserer Haustür, wir brauchen sie nur hereinzuholen.
Windkraft ist heute erfolgreich und lukrativ nutzbar. Aber auch das Wasser liefert uns unerschöpfliche Energie. Beide Quellen müssen nur richtig und sachgemäß genutzt werden.
Windmühlen waren jahrhlihaertelang eine Kraftmaschine, jedoch keine erfolgversprechende. Nicht etwa weil sie aus Holz erbaut waren, sondern ihr Umwandlungsprinzip der kinetischen Energie des Windes in Nutzenergie falsch war. Dafür kann man aber den Wind nicht verantwortlich machen sondern den Menschen, der das falsche Prinzip anwandte. Dennoch gibt es heute noch zu viele, die mit diesem falschen Prinzip mit Gewalt und List den Wind übertölpeln wollen. Er wird ihnen niemals diesen Gefallen tun, genau so wenig, wie man das Wasser zwingen kann, bergauf zu fließen.
Die Menschen haben von jeher die Natur zu überlisten versucht. Sie hatten zwar erkannt, daß im fließenden Gewässer eine kinetische Energie steckt. Doch diese zu nutzen, verfielen sie auf die sonderbare Idee, diese Eigenenergie des Wassers erst einmal zu zerstören und durch einen Stau abzubremsen, um dann das Gefälle in Nutzenergie zu verwandeln.
Ein denkender Mensch würde sehr bald zu der Überzeugung kommen, daß es auch möglich sein müsse, die fließende Strömung des Wassers direkt zu nutzen, ohne erst den Umweg über den Stau zu gehen. Die Energie selbst liegt doch gerade in der Strömung (Panta rhei!) begründet. Hierzu eine kleine Episode aus meinem Leben.
Es war im Jahre 1904, damals war ich gerade 10 Jahre alt.
Wir besuchten mit unserer Schulklasse das Euseum. Dort war allerhand für uns zu sehen - von den Pfahldörfern unserer Vorfahren bis zu neuzeitlichen Geräten und Maschinen. Unter anderem hing dort an der and ein Stich von MERIAN, also etwa aus der Zeit des Mittelalters. Das Bild zeigte meine Heimatstadt Magdeburg von der anderen, östlichen Stromseite her gesehen. Mich interessierten weniger die vielen Kirchtürme, auf denen jeweils eine Windfahne flatterte, als vielmehr ein eigenartiges Schiff, das am Ufer der Elbe lag. Dieses Schiff hatte ein großes Wasserbad an der Seite. Ein alter Euseumswärter, der uns begleitete, stand hinter unserer Klasse. Ihn frug ich, was denn das für ein eigentümliches Schiff sei.
Ich hatte ja schon gelesen, daß damals die Dampfmaschine noch gar nicht erfunden war, also was sollte das Wasserrad? Der alte Herr erklärte mir dann ausführlich, das sei eine Schiffsmühle. Das fließende Wasser des Elbstromes treibe das Rad und damit drehe sich im Innern eine Welle, die nun ihrerseits die Mühlsteine bewege, auf denen das Korn gemahlen wird.
Für diese Information war ich dem alten Herrn sehr dankbar, hat sie mir doch in meinem späteren Beruf als Ingenieur, besonders im Mühlenbau, so manche Lehre gegeben.
Wenn also die Menschen des Mittelalters bereits damals die Strömung des Wassers nutzten, warum können wir heute dieses Prinzip nicht auch anwenden? So habe ich mich denn daran gemacht und angefangen zu rechnen. Jeder Fluß oder Strom ist in Bewegung, er fließt. Mit der Strömung trägt er aber seine ihm innewohnende kinetische Energie ständig auf seinem ferneren Lauf mit sich bis zum Meer oder bis zu seiner Mündung, wo er diese Energie an den nächsten Fluß oder Strom weitergibt, bis sie dann im Meer zur Ruhe kommt.
Diese Energie ist mal kleiner, mal größer, je nach dem Gefälle des Wasserlaufes.
Beschreibung und Wirkungsweise des Strömungs-Kraftwerkes für fließende Gewässer.
Jeder Flußlauf trägt mit seiner Fließgeschwindigkeit eine gewisse, unterschiedlich große kinetische Energiemenge in sich.
Diese, an die Fließgeschwindigkeit gebundene Energie wurde zwar bisher auch genutzt, doch in einer Form, die dem geraden Sinn der Vernunft, auch den technischen Bedürfnissen nicht gerecht wird. Man hemmt den natürlichen Lauf des Wassers, verbaut sein Fußbett und staut das Wasser auf. Dies stört die ökologischen Verhaltnisse der umgebenden Gebiete, indem es den Grundwasserstand verändert und diesen erhöht. Vielfach führt ein solcher Stau zu oberschwemmungen des Umlandes und zur Versumpfung des Bodens. Die Folge davon sind der Wuchs von Unkräutern, die für Futternutzung unerwünscht sind, so insbesondere Schilf, Acker-oder Sumpf-Schierling, saure Gräser, Herbstzeitlose, ferner eine verstärkte Vermoosung der Wiesen und Weiden. Dies sind die unmittelbaren Folgen des Staues. Dann aber läßt man das gestaute Wasser wieder laufen und verwandelt den Stau oder das Gefälle über Eraftmaschinen, Turbinen usw in Nutzenergie.
Abgesehen von dem Schaden, der durch solche Methoden hervorgerufen wird, ist ein höherer Gewinn an Energie aus dem fliesenden Gewässer nicht herauszuholen. Nur eine zeitlich periodische Nutzung ist hier möglich, während bei der Nutzung der Strömung sich unmittelbar ein ständiger Energiefluß ergibt, dies zudem in weitaus billigerer Form, da Stauanlagen hohe Anlagekosten erfordern.
Wichtig für die Nutzung eines Strömungskraftwerkes ist jedoch die Wahl des zweckentsprechenden und rational arbeitenden Antriebselementes. Wasserräder oder Turbinen erbringen immer einen geringen Nutzen und Erfolg. Am besten hierzu geeignet sind horizontal laufende Schaufelketten, deren einzelne Schaufeln nicht glatt in der Ebene sind, sondern Zellen, die ein bestimmtes masservolumen auffangen können. Je größer dieses Wasservolumen ist, dessen Druck auf die Zellenwände drückt, desto größer ist die Kraft der Fließgeschwindigkeit. Der zurückzulegende Weg der einzelnen Zellenschaufeln ist immer der gleiche, er ist stets gleich groß der Fließgeschwindigkeit. Die Zellen entnehmen dem Fließwasser nur den Druck ohne die Geschwindigkeit abzubremsen, das Wasser kann somit niemals zum Stillstand kommen. Eine wichtige Voraussetzung jedoch ist -wie bei allen Strömungsverhältnissen, ganz egal ob Luft oder Wasser daß die Eintrittsfläche immer gleich der Austrittsfläche ist, besser jedoch ist es, wenn die Austrittsfläche größer als die Eintrittsfläche ist, denn der Sog leistet ebenfalls Arbeit, genau wie der einströmende Druck, Die Antriebs-Elemente.
Die Arbeitszellen sind Xohlgefäße, eine Årt von Schüsseln in möglichst leichter Bauart, am besten Plastik. Diese Zellen sind an einer "Gallfschen Kette" fest verbunden, jedoch immer nur an einem Glied der Kette. '#trend nun die Zellen an der Kette durch das Wasser geführt werden, verlassen sie nach einer gewissen Lauflänge das Wasser, indem die Kette mit den Zellen über ein Rad geführt wird und nach oben läuft. Vom oberen Totpunkt des Rades läuft die Kette dann zu dem in der Strömungsrichtung liegenden zweiten Rad zurück, wo sie dann von dessen oberem Totpunkt wieder nach unten zum Wasserspiegel geführt wird0 Nach Eintauchen der Zellen in die Strömung beginnt die Kraftentfaltung oder Arbeit erneut. Da es sich aber um eine Kette ohne Ende handelt, ist die Kraft leistung kontinuierlich.
Die Größe der einzelnen Zellen, ihre Anzahl und Abnahme der Kraft zur Nutzung.
Die Anzahl der Schaufelzellen kann beliebig sein, je nachdem wie lang die Kette oder die Raddurchmesser gewählt werden.
Der Abstand der einzelnen Schaufeln ist ebenfalls variabel. Je mehr Zellen im Wasser angetrieben sind, umso höher die Leistung.
Es können mehrere Ketten nebeneinander laufen und doch alle Kettenräder auf derselben )elle sitzen. Maßgebend ist die Breite des Kraftwerkes, die sich nach der verfügbaren Breite des Wasserlaufes richtet. Am Mittellauf des Rheines z.B. können bis zu 2C solcher Ketten nebeneinander liegen.
Die Ketten sind jeweils zu Gruppen hintereinander zusammengefaßt. Somit können auch mehrere Gruppen hintereinander liegen. Arbeitsbreite und Arbeitslänge des Strömungskraftwerkes ergeben somit seine effektive Leistung. Maßgebend für die Leistung ist aber auch die :JasJertiefe. Diese wirkt bestimmend auf die Größe der Zellen0 Auf den Wellen der Umlenkräder sind ein oder mehrere Zahnräder aufgesetzt, jeweils an der vorderen oder hinteren Welle.
Diese Zahnräder der Radwellen treiben ein kleineres Zahnrad, ein sogenanntes 'Ritzel', das auf einer eigenen Vorgelegewelle sitzt. Dieses wiederum treibt an seiner Welle eine Riemenscheibe, die über Keil- oder Flachriemen die Kraft weitergibt. Nach Erreichen einer bestimmten Drehzahl wird dann die Arbeit auf einen Generator oder eine Dynamo-InIaschine übertragen, aus der sie als Leistung in enorm von elektrischer Energie erscheint.
Bei langsamer Fließgeschwindigkeit kann zwischen Welle der Räder und dem Stromerzeuger auch ein Getriebe geschaltet sein.
Die Speicherung der Leistung ist oft erforderlich und auch möglich.
Um eine rationale und zweckmaßige Speicherung zu erreichen, empfiehlt es sich immer als wirtschaftlich, die Elektro-Energie in Wärme umzuwandeln, die dann in Dampfspeicher geleitet wird. Derartige Dampfspeicher werden heute in der Wirtschaft vielfach und auch vielseitig verwendet und haben sich bestens bewahrt. Sie sind verhältnismäßig billig, vermögen große Energiemengen zu speichern und, bei bester Wärmedämmung, die warme über lange Zeit konstant zu binden, Nach Bedarf kann dann die gespeicherte Energie in Form von Dampf oder gar Heißdampf wieder über Dampfturbinen in andere Energieformen zurückgeführt werden. Dampfspeicher sind robust und bedürfen keinerlei besonderer Wartung. Wichtig jedoch ist, daß der Wasserraum der Speicher nicht all zu groß ist und dem Speicherdruck angepaßt sein muß. Es ist vorteilhafter und sicherer, den Wasserraum kleiner zu halten, dafür aber die Temperatur und den Druck zu steigern, als eine Kesselexplosion zum Risiko zu machen. Zu gering bemessene Wandstärken oder zu schwache Leitungen und Armaturen erhöhen stets das Risiko, das aber ist vermeidbar.
Bricht ein Rohr oder entsteht ein Riß im Speichersystem, setzt sich die im Wasser entnaltene 'V'i'ärmeenergie sofort in Verdampfungswärme um und der ganze Laden kann in die Luft fliegen.
Deshalb ist eine exakte Berechnung aller unter Dampfdruck stehenden Teile und eine gute Kontrolle eine wichtige Voraussetzung für den risikolosen Betrieb.
Stabil und leicht nebeneinander.
Es wurde bereits angedeutet, daß alle laufenden Elemente der Wasserkraftnutzung leicht gebaut sein sollen, denn zu robust und schwer ausgeführte Teile bedeuten immer einen Verlust an Ausbeute der Energie. Deshalb sollen alle Teile des Kettenantriebes möglichst leicht gebaut werden, nicht wie bei den Wasserrädern schwer und klobig, sondern analog den Jahre rädern leicht und gut verspannt.
Anders dagegen beim Bauwerk selbst, hier gilt Stabilität alles. Das ganze Strömungskraftwerk schwimmt auf dem Wasser, ist also nirgendwo mit dem festen Grund oder dem Ufer starr verbunden. Das tragende Element sind die Schwimmer. Dies sind schwachwandige Rohre mit einem entsprechenden Volumen, die in der Lage sind, das gesamte Werk zu tragen. An den Enden sind sie verschlosseno Auf diesen Schwimmern ist das Gebäude aufgesetzt.
Das Gebäude selbst muß stabil sein, kann aber trotzdem in einer Leichtbauweise ausgeführt werden. Für Wände, Decken usw.
verwendet man Flußstahlrohre, die gegenüber dem Profilstahl den Vorzug haben, daß sie bei gleichem Materialquerschnitt ein höheres Widerstandsmoment aufweisen. Das ganze Gerippe des Gebäudes ist elektrogeschweißt, also kaum durch andere Befestigungselemente verbunden, Die Außenbekleidung und die Dachdeckung erfolgt aus Plastik-Wellplatten. Innen werden poröse Zellstoffplatten verwendet.
Der Wandzwischenraum der beiden Platten wird mit Styropor ausgefüllt. Die Wärmedämmung der Heißdampfspeicher wird durch lKatten aus Schlackenwolle und nach außen durch Styropor gewährleistet. Die Dampfspeicher sind jeweils zwischen zwei Rädergruppen auf dem Unterdeck eingebaut.
Im Oberdeck befindet sich der Maschinenraum mit den Generatoren und je einer oder zwei Dampfturbinen. Hier sind auch sämtliche Meß-, Kontroll- und Schaltinstrumente.
Stromaufwärts liegt vor dem Kraftwerk eine Abweisbarriere, um größere Treibstücke -Eisschollen, Treibholz oder Unkrautnach der Flußmitte abzaweisen. An der Eintrittsseite an den Rädern ist ein durchgehender Rechen angebracht, um kleineres Treibgut fernzuhalten, wie dies bei fast allen Wasserkraftanlagen üblich ist.
Die Verbindung mit dem Ufer stellt ein Laufsteg her, der mittels Gelenk am Kraftwerk befestigt ist und landseitig auf einem starken Pfeiler oder Stützen, auf Rollen aufliegt. Über den Steg wird auch die Kabelverbindung der elektrischen Leitung geführt, die zu einem im Pfeiler eingebauten Schaltkasten führt. Desgleichen führen auch Fernsprechleitungen usw. über den Steg.
Um die Lage des Kraftwerkes in der Strömung zu sichern, liegt stromaufwärts ein starker Krallenanker im Flußgrund. Stromseitig sind auf die Schwimmerrohre starke Scheuerleisten angebracht, um eine Beschädigung durch 1;Ia'sserfahrzeuge zu verhindern.
Strömungskraftwerke können in kurzen Abständen hintereinander liegen, bei entsprechender Fahrbreite auch an beiden Ufern, oft auch auf Luke.
Gemessen an Leistung und Aufwand gegenüber anderen Wasserkraftwerken, erfordern Strömungskraftwerke nur relativ geringe Bau- und Betriebskosten und erzielen dadurch einen niedrigen Erzeugerpreis des Stromes.
Ungenutzte Kraft ist verlorene Energie.
Nimmt man z.B. einmal an, daß ein Fluß mit einer Bließgeschwindigkeit von einem Meter in der Sekunde dahinfließt, dann ist die ihm innewohnende kinetische Energie auf einen2 dm2 = 1 kgm mal 1 Sekunde. Bei einem Querschnitt von 75 dm wären dies = 75 kgm/sek - in einer Stunde eine Pferdestärke/Stunde = 1 PSh. 1 PSh ergeben 0,736 Kilowatt-Stunden. Bedenkt man ferner die Länge des Flußlaufes, dann kann man ermessen, daß in jeder Stunde mehrere Millionen Kilowattstunden ungenutzt stromabwärts fließen.
Würde es sich da nicht lohnen diese Energie auszubeuten, zumal sie in der Lage wäre, fast den gesamten Energiebedarf unseres Vaterlandes zu decken. Die Investitionskosten für ein solches 'Strömungskraftwerk' wären sehr gering, gemessen an allen anderen Kraftwerken und es brauchte keinerlei Verbauung der Ströme mit Dämmen und Stau. Ein solches Kraftwerk liegt friedlich am Ufer des Flusses, stört weder die Schiffahrt noch macht es Geräusch, hat keinerlei Abgase oder 'Müll', vernichtet keine Brennstoffe und erfordert vor allem keine Betriebskosten außer der Bedienung. Aber auch diese sind sehr gering, da nur ein Mann zur Uberwachung erforderlich wäre, man könnte sie sogar durch elektronische Geräte ersetzen, Man kann viele solcher Strömungskraftwerke hintereinander am Ufer verankern, dies zudem auf beiden Uferseiten.
Selbst im Winter, wenn Flüsse und Ströme sich mit Eis bedecken, läuft das Strömungskraftwerk weiter, da ja das Wasser unter dem Eis stetig weiterfließt und die sich dauernd bewegenden Schaufeln eine Eisdeckenbildung ständig zerstören.
Ich habe mehrere solcher Strömungskraftwerke konstruiert, gezeichnet und berechnet. Dabei ergeben sich Leistungen von etwa 350 000 bis zu einer Million kWh im Jahr und noch weitere Vorteile der Stromnutzung. Unsere Eisenbahnen schlängeln sich vielfach durch die Flußtäler, höchst selten über Bergrücken.
Somit könnte der gesamte Strombedarf der Bundesbahn aus diesen Kraftwerken gedeckt werden. In den Gegenden aber, wo wir keine fließenden Gewässer mit entsprechender Bließgeschwindigkeit haben, z.B. an den Küsten oder in Schleswig-Holstein, wären indkraftwerke zu empfehlen, da diese Gebiete über große Windkraftverhältnisse verfügen. Aber auch bei einzelnen kleineren Flüssen wie etwa die Leine, die sich sehr träge durch die Wiesen schlängelt und nur sehr geringe Strömung hat, lohnt es sich vielfach nicht, hier solche Kraftwerke zu bauen.
Soweit also sei dem Gedanken Raum gegeben, wie bisher noch ungenutzte Energiequellen für unsere Versorgung nutzbar gemacht werden können. Es liegt vollkommen in der Hand unserer Politiker, sowohl in der Bundesregierung wie in der kleinsten Geminde, die an einem Fluß oder Strom liegt, diese Gelegenheit zu nutzen. Hierzu ist nur der Wille zur Tat und die Einsicht der Nützlichkeit und des wirtschaftlichen Vorteils notwendig.
Daß sich Menschen finden mögen, die sich dieser Einsicht nicht verschließen, das bleibt meine Hoffnung.
L e e r s e i t e

Claims

Patentanspruch: Strömungskraftwerk für fließende Gewässer, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftwerk - entgegen der bisherigen Nutzung der Wasserkraft durch massiv in den Flußlauf oder einem besonderen Seitenkanal eingebautem Bauwerk - hier schwimmend im P'lußlauf eingesetzt ist, ohne jegliche Grund- oder feste Uferbauteile.

Die Gewinnung von Arbeit aus der Fließgeschwindigkeit des Gewässers erfolgt über Schaufelketten, an denen Schaufelzellen, also Hohlgefäße, starr betestigt sind. Diese Schaufelketten laufen jeweils an ihren Enden über Räder, die entsprechende Vorrichtungen an ihre in Umfang haben, durch die die Kettenglieder in die jeweilige laufrichtung umgelenkt werden. Von den Achsen der Räder wird dann die Leistung der Wasserkraft über Getriebe zu den Arbeitsmaschinen geleitet Größe, Abmessungen und Anzahl der nebeneinander oder auc hintereinander liegenden Antriebsketten werden durch die gegebenen P'lu3verhältnisse bestimmt. Desgleichen richtet sich auch die Tauchtiefe der Schaufelgefäße immer nach dem Wasserstand des Flusses.