Wasserkraft:

Die Spuren der ersten Wasserkraftanlagen finden sich um 1300 v. Chr im Gebiet zwischen Euphrat und Tigris, dem damaligen Mesopotamien. Es waren Wasserschöpfräder zur Bewässerung der Felder, die ebenso durch die Kraft des Wassers angetrieben wurden.

Wasserräder und moderne Turbinen nutzen die potentielle und kinetische Energie des Wassers. Wasserräder dienten zum Antrieb von Mühlen zum Mahlen von Getreide, Antrieben von Schmieden, im Bergbau um Erz aus den Gruben zu fördern und Bergleuten den Ab- /Aufstieg zu erleichtern(Museum in St. Andreasberg/ Harz).

Gegen Ende des 19. Jahrhunderts wurden Wasserräder in zunehmendem Maß durch Wasserturbinen ersetzt, da diese wesentlich Leistungsfähiger und besser zu regeln waren. Auch der höhere Wirkungsgrad einer Turbine führte zur Ablösung des Wasserrades. Moderne Turbinen können 90% der im Wasser enthaltenen Energie gewinnen und einem Generator zur Stromerzeugung zuführen. Die heutigen Turbinen werden fast ausschließlich zum Antrieb von Generatoren und damit zur Stromerzeugung verwendet.

Voraussetzung für dem Einsatz von Wasserrädern ist natürlich das Vorhandensein eines Fluß-/ Bachlaufs, der auch in trockenen Sommern genügend Wasser führt. Wenn ein Grundstück mit Wasserlauf vorhanden ist muß man sich nur noch um die Nutzungsrechte bemühen, dafür ist die untere Wasserbehörde des Landkreises zuständig. Bestanden sowieso schon Wasserrechte (z.B. alte Mühle) ist dies kein Problem. Mit einem mittelgroßen Wasserrad läßt sich problemlos der Energiebedarf eine Hauses decken.

Wasserräder werden nach der Bauform und der Wasserbeaufschlagung eingeteilt:

1.oberschlächtiges Wasserrad:

Das Antriebswasser wird von oben zugeführt und durchläuft das Rad auf ca. 120°. Wirkunggrad: bis 80%.

 

 

 

 

 

 

 

2.unterschlächtiges Wasserrad:

Das Antriebsmedium wird von unten zugeführt und „schiebt“ den unteren Teil des Rades. Auch hier ist darauf zu achten, dass kein Wasser an den Schaufeln vorbei läuft. Es ist ein Wehr erforderlich, um den Zufluß zu regeln und dem Wasser durch den hydrostatischen Druck Bewegungsenergie zu verleihen. Wirkungsgrad: bis 70%.

                          

 

3.mittelschlächtiges Wasserrad:

Hier wird das Rad von hinten, etwa in der Mitte (Nabenhöhe) mit Wasser beaufschlagt. Hier ist ebenso ein Wehr erforderlich.

          

 

4.tiefschlächtiges Wasserrad. Wirkungsgrad: bis 85%.

Dieses Wasserrad nutzt die Strömung eines Flusses und ragt mit seinen Schaufeln im unteren Teil in die Strömung.       

 

 

 

 

 

Leistung eines oberschlächtigen Wasserrades ( Wirkungsgrad mechanisch ca. 0,5 bis 0,8):

P = Q · h · r · g · h Watt
mit: Q = Zufluß in Liter/Sekunde
  h = Fallhöhe in Metern, bzw. Raddurchmesser
r = Dichte des Triebmediums       (1kg/l bei Wasser)
g = Erdbeschleunigung 9,81 m/s²
h = Gesamtwirkungsgrad

Beispiel:

Fallhöhe H = 2 m
Zufluss Q = 100 l/s
theoret. Leistung: P= 100l/s · 2m · 1kg/l · 9,81m/s2 P= 1962 Watt
Prakt. Leistung mit Generator und ges. h= 0,5: P= 1962 W · 0,5 P= 981 Watt

Um die im Wasser steckende Leistung besser nutzen zu können muß das Rad selbst verbessert werden (es darf kein Wasser an den Schaufeln vorbeilaufen) und die mech. Kopplung an den Generator verbessert werden. Eine Verdopplung der Fallhöhe (des Raddurchmessers) würde die Leistung ebenfalls verdoppeln.Ferner muß dafür gesorgt werden, das der Volumenstrom des zulaufenden Wassers von den Schaufeln vollständig aufgenommen werden kann.

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