DE3238556A1

DE3238556A1 - Wasserkraftwerk

Info

Publication number: DE3238556A1
Application number: DE19823238556
Authority: DE
Inventors: Masao Kinemura; Tadao Hiroshima Sasaki
Original assignee: KOMURO TSUNEKICHI
Current assignee: KOMURO TSUNEKICHI
Priority date: 1981-10-24
Filing date: 1982-10-18
Publication date: 1983-05-11
Also published as: KR840002054A; JPS5873611A; JPH046810B2

Description

Wasserkraftwerk
Die Erfindung hetrifft ein Wasserkraftwerk, bei dem ein als druckfestes Rohr ausgebildeter Oberwasserkanal unter einer Neigung entsprechend dem Gesamtgefälle bzw. der Gesamtdruckhöhe vorgesehen ist, so daß ein Druckrohr, ein Beruhigungsbehälter usw. entfallen können und damit der Aufbau des Wasserkraftwerks vereinfacht wird Zur Gewährleistung des gewünschten Gefälles zwischen einer Wassereinlauföffnung und einer Stelle unmittelbar über dem Generator ist der Oberwasserkanal eines bisherigen Wasserkraftwerks des Wasserstraßentyps als offene Rinne oder geschlossener Schacht ausgebildet, wobei ein Druckrohr (penstock) zwischen einem den Generator antreibenden Wasser (schaufel) rad und der unmittelbar über dem Wasserrad befindlichen Stelle eingebaut ist.
Bei Wasserkraftwerken kleinerer Leistung ist es schwierig und aufwendig, einen Tunnel bzw. Schacht kleinen Durchmessers zu graben. Da außerdem die offene Rinne oder der geschlossene Schacht auch unter schwierigen Bodenverhältnissen mit gleichmäßigem Neigungswinkel (Gefälle) angelegt werden muß, erhöhen sich die nötigen Arbeitskosten entsprechend.
Der bisher verwendete Oberwasserkanal besteht aus Beton, so daß der Rauheitskoeffizient seiner Innenfläche groß ist und im Oberwasserkanal ein reibungsbedingter Staudruckverlust auftritt, der nicht mehr vernachlässigt werden kann.
Infolgedessen erwies es sich bisher als nicht durchführbar, diese Konstruktion für Wasserkraftwerke kleinerer Leistung anzuwenden.
Die Erfindung hezweckt damit insbesondere die spezielle Ausnutzung der Tatsache, daa der Rauheitskoeffizient der Innenfläche eines druckfesten Rohrs, z.B. eines in jUngster Zeit entwickelten armierten (bewehrten) Kunststoff-Verbundrohrs, wesentlich kleiner ist als derjenige eines Beton- oder Eisenrohrs und der reibungsbedingte Staudruckverlust eines solchen Rohrs damit ebenfalls niedrig ists Aufgabe der Erfindung ist demzufolge insbesondere die Schaffung eines verbesserten Wasserkraftwerks, speziell eines solchen kleiner Leistung, bei dem der Oberwasserkanal zwischen dem Wassereinlauf und dem Wasser (schaufel) rad entsprechend dem Gesamtgefälle geneigt ist und damit der ruckfreie Oberwasserkanal entfallen und der Oberwasserkanal so angelegt werden kann, daß er eine Mindestlänge besitzt und eine große Ausgangsleistung unabhängig von einschränkenden Bedingungen bei schwierigen Bodenverhältnissen gewährleistet.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den in den Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmalen Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur den Aufbau eines Wasserkraftwerks mit Merkmalen nach der Erfindung in schematischer Seitenansicht veranschaulicht.
Gemäß der Figur sind ein sich in einem Damm 1 öffnender Wassereinlauf 3 und ein Wasser(schaufel)rad 10 für den Antrieb eines elektrischen Generators durch einen Oberwasserkanal 7 aus armiertem Kunststoff-Verhundrohr, das aus mehreren Abschnitten bestehen kann, miteinander verbunden. Der Oberwasserkanal 7 ist an einer dem wasserradgetriebenen Generator 10 nahegelegenen Stelle mit einem Regelventil bzwt -schieber 8 versehen. Das an der Stromaufseite des Damms 1 angestaute Wasser strömt Uber den Wassereinlauf 3 in den Oberwasserkanal 7 ein, so daß der Höhenunterschied zwischen dem Wasserspiegel 2 und dem Wasserspiegel 4 an der Ausströmseite des Wasserrads als wirksames Gefälle bzw. Staudruck ausgenutzt wird.
Im Betrieb wird der Regelschieber 8 geöffnet, um Wasser durch den Oberwasserkanal 7, das Wasserrad 10 und ein Abzugsrohr 11 strömen zu lassen.
Wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers durch den Oberwasserkanal 7 z.B. auf 1 - 2 m/s eingestellt ist, kann bei entsprechender Einstellung der nicht dargestellten Leitschaufeln des Wasserrads, d.h. Turbinenrads, elektrischer Strom mit optimalem Wirkungsgrad und unabhängig von einem normalen, hohen oder niedrigen Wasserstand erzeugt werden; auf diese Weise ist eine wirtschaftliche Stromerzeugung möglich, die mit einem drucklosen Oberwasserkanal nicht erreicht werden kann. Wenn ein Zufluß eines Flusses 5 an einer Stelle zwischen dem Wassereinlaß 3 und dem Wasserrad 10 einmündet, kann ein zweiter Wassereinlauf an einer Stelle auf der Länge des Oberwasserkanals 7 mit einem Gefälle praktisch entsprechend demjenigen des Flusses 5 vorgesehen werden. Wenn hierbei in einer Trockenzeit die über den Wassereinlauf 3 zugeführte Wassermenge abnimmt, kann durch Hinzufügung des Zuflußwassers zu dem über den Wassereinlauf 3 einströmenden Wasser das Wasserkraftwerk unter Bedingungen für Normalwasserbetrieb anstatt für Trockenzeitbetrieb gefahren werden. Dabei kann die Wassermenge des Zuflusses der Wassermenge von der Stromaufseite des Dammes 1 hinzugefügt werden. Eine solche Auslegung läßt sich offensichtlich bei einem drucklosen Oberwasserkanal realisieren. Wenn beispielsweise die Strömungsmenge mit Q, das Gefälle mit H, die Schwerkraftbeschleunigung mit G und die Generator-Ausgangsleistung mit P bezeichnet werden, gilt folgende Beziehung: QxHxG=P Beim bisherigen Wasserkraftwerk bestimmen sich Q und H durch die jeweiligen Bodenverhältnisse. Üblicherweise genügt jedoch die Größe P nicht einer Standardvorschrift, so daß der Generator nach speziellen Bauvorschriften ausgelegt werden muß. Erfindungsgemäß besteht dagegen der Oberwasserkanal aus einem armierten Kunststoff-Verbundrohr in Form mehrerer Abschnitte; die Länge des Oberwasserkanals kann daher beliebig gewählt werden, so daß ein Generator, der einer Standardbauvorschrift genügt, verwendet werden kann. Die Größe H kann damit in Ubereinstimmung mit der Ausgangsleistung P des Generators gezählt werden, so daß sich die Kosten für das Wasserrad und den Generator erhehlich verringern.
Bei der beschriebenen Ausführungsform kann ein Schieber an einer Stelle auf der Länge des Oberwasserkanals vorgesehen sein, um Wasser für örtliche landwirtschaftliche Bewässerungszwecke, als Industriewasser oder als Feuerlöschwasser in einer die erzeugte elektrische Strommenge nicht wesentlich herabsetzenden Menge abzweigen zu können.
Wenn der Oherwasserkanal längs des Flusses über dem Flußwasserpegel verlegt oder eingegraben und mit Schutzplatten abgedeckt ist, kann ein Gehweg gebildet werden.
Bei der vorstehend beschriebenen Erfindung ist somit ein Oberwasserkanal aus einem druckfesten Rohr, wie armiertem bzw. bewehrtem Kunststoff-Verbundrohr, zur Verbindung eines Wassereinlaufs und eines Wasser (schaufel) rads für den Antrieb eines elektrischen Generators vorgesehen, so daß der Oberwasserkanal ohne Staudruck- oder Leistungsverlust ohne weiteres auf abschüssigem Gelände installiert werden kann, Zudem kann die Länge des Oberwasserkanals in Anpassung an die Nennleistung eines Generators beliebig gewählt werden, Wenn der Oberwasserkanal unterirdisch verlegt ist, kann ein Einfrieren desselhen verhindert werden, Da der Ober; wasserkanal erfindungsgemäß aus einem armierten (bewehrten) Kunststoff-Verbundrohr mit einem kleineren Rauheits.-koeffizienten, d.h. geringerer Oberflächenrauhigkeit, als bei einem Beton- oder Eisenrohr besteht, können ein Bewuchs mit z.B. Moos und ein Wasseraustritt infolge eines Alterungsbruches oder einer Durchrostung, wie dies bei Beton- und Eisenrohren der Fall sein kann, sicher vermieden werden.
L e e r s e i t e

Claims

Wasserkraftwerk Patentansprüche 1. Wasserkraftwerk, bei dem ein schräg geneigter Oberwasserkanal (7) zwischen einem Wassereinlauf (3) in einem Damm (1) und einem Wasserrad (10) für den Antrieb eines elektrischen Generators bzw. Stromerzeugers, die auf einer Höhe unterhalb des Wassereinlaufs angeordnet sind, verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberwasserkanal (7) aus einem armierten bzw. bewehrten Kunststoff-Verbundrohr hergestellt ist, dessen Innenflächen-Rauheitskoeffizient kleiner ist als derjenige eines Beton-oder Eisenrohrs.
2. Wasserkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberwasserkanal (7) an einer Stelle auf seiner Länge mit einem (zusäzlichen) Wassereinlauf versehen ist.
3. Wasserkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberwasserkanal (7) an einer Stelle auf seiner Länge mit einem Wasserabzweiganschluß versehen ist.