Diskussion:Wasserkraftwerk

Wirtschaftliche Kenndaten

was hat die Beschreibung eines Wasserkraftwerks an der Ruhr den mit wirtschaftlichen Kenndaten von Wasserkraftwerken allgemein zu tun? Ich schlage vor folgenden Text zu löschen bzw in einen eigenen Artikel zu ebendiesem Kraftwerk zu verschieben:

Nutzung einer regenerativen und damit umweltfreundlichen Energiequelle:

In der Mülheimer Ruhraue unterhält die RWW ein Wasserkraftwerk, mit dem die kinetische Energie der :Ruhr als regenerative und damit umweltfreundliche Energiequelle genutzt wird.

Von außen erinnert das denkmalgeschützte Gebäude aus Ruhrsandstein eher an eine Wasserburg. Doch :die 1922 bis 1926 von der RWW errichtete Anlage ist heute mit modernster Technik ausgestattet, auch :wenn sie noch die gleiche Aufgabe erfüllt: die Energieversorgung der Wasserwerke Dohne und Styrum. :Rund 15 % des gesamten Energiebedarfs der RWW können so gedeckt werden.

1988/89 renovierte man das Kraftwerk grundlegend. Das Gebäude beherbergt eine :Francis-Doppelkammer-Turbine und zwei Kaplan-Turbinen. Maximal fluten insgesamt 105 m³ Wasser pro :Sekunde durch die Maschinen. Bei höheren Abflusswerten der Ruhr wird der Wasserstand der :Stauhaltung über die dazugehörige Wehranlage Kahlenberg konstant gehalten.

Walzenwehr und Kraftwerk sind voll automatisiert und werden von einem zentralen Leitstand im :Wasserwerk Styrum aus fernüberwacht.

Interessant ist auch die in einer alten Turbinenkammer eingerichtete Fischschleuse, die den :Flussbewohnern das Überwinden des Stationsgefälles von rund fünf Metern ermöglicht

--Simon.bgdt

Nutzgefälle

Hallo Kwerdenker, du hast beim Artikel Wasserkraftwerk folgendes geschrieben: ..Das Nutzgefälle oder die Fallhöhe ist der Höhenunterschied zwischen dem Wasserspiegel oberhalb der Turbine (Oberwasser) und dem Wasserspiegel nach der Turbine (Unterwasser) . Sie bestimmt den Druck, der auf der Turbine lastet...

Jetzt stehe ich vielleicht auf der Leitung: Das Nutzgefälle kann doch eigentlich nur das Oberwasser sein. Denn der Druck auf der Turbine kann ja mit dem Unterwasser nicht zusammenhängen. Sonst könnte man ja die Turbine oben einbauen. Aber der Druck ist ja doch nur die Wassersäule oberhalb. --Gruß K@rl 14:29, 3. Mai 2005 (CEST)

Danke K@rl für die kritische Betrachtung. Die Formulierung ist etwas ungenau.

Der Druck auf die Turbine ist natürlich nur durch die Höhendifferenz Oberwasser-Turbine bestimmt.

Liegt die Turbine oberhalb des Unterwasser ist das Nutzungsgefälle vom Unterwasser unabhängig. Dies ist so bei der Pelton-Turbine(Skizze).

Bei anderen Turbinen, insbesondere bei Rohrturbinen bei Flusskraftwerken ist der Wasserspiegel des Unterwassers oft oberhalb der Turbine. Daher ist das Nutzungsgefälle nur die Höhendifferenz zwischen Oberwasser und Unterwasser. (Skizze). Das ist auch der Grund warum bei Hochwasser die Leistung vermindert wird, da das Unterwasser ansteigt.

(weitere Skizzen: --> Seite 5,-->"Das Kraftwerk",[1], [2])

Korrekt wäre also:

für Wasserdruck auf Turbine: Oberwasser-Turbine

für Nutzunsgefälle: Oberwasser-Turbine - (Unterwasser-Turbine) = Oberwasser - Unterwasser

Da es hier nicht um den Druck auf der Turbine geht, habe ich diesen Satz entfernt.

Grüße Kwerdenker 13:22, 4. Mai 2005 (CEST)

Alles klar, ich bin da jetzt nur von den Speicherkraftwerken ausgegangen - ist aber eh logisch. Bin ich doch auf der Leitung gestanden :-) --K@rl 09:33, 6. Mai 2005 (CEST)

Wirkungsgrad

Für was soll den bitte die 7 bei der näherungsweisen Berechnung der Leistung gelten, bzw. wie steht sie im Verhältnis zum Wirkungsgrad?

Leistung(in W) = Höhe x Durchfluss x Dichte x Erdbeschleunigung x Wirkungsgrad (siehe: Wasserturbine

Dichte: 1000kg/m3, Erdbeschleunigung: 9,81m/s2, Gesamtwirkungsgrad der Anlage: 0,71 ==> 1000 x 9,81 x 0,71 = 7000

die Leistung wird in Kilowatt errechnet => 7000/1000 = 7

Wie geschrieben: näherungsweise Berechnung, die sehr einfach ein soll. Der Wirkungsgrad der Anlage ist von den Wirkungsgraden von Zuleitung, Turbine(ntyp), Getriebe und Generator abhängig. Alle haben eine gewisse Bandbreite, ältere Kraftwerkskomponenten einen eher geringeren Wirkungsgrad. Die 7 sind eher am unteren Ende angesiedelt. Kwerdenker 09:05, 6. Mai 2005 (CEST)

Hallo zusammen. Würde gerne die Diskussion nochmals aufnehmen. Ich finde wir sollten der Richtigkeit halber, die exakte Formel für die Leistungsberechnung angeben. Zusätzlich könnten wir danach noch die Näherung anhängen:

:$P\left[W\right]=Q\left[m^{3}/s\right]\cdot h\left[m\right]\cdot \rho \left[kg/m^{3}\right]\cdot g\left[kgm/s^{2}\right]\cdot \eta _{T}\cdot \eta _{G}\approx Q\left[m^{3}/s\right]\cdot h\left[m\right]\cdot 7000$

Dies ist dann die komplette (und richtige) Gleichung für das gesamte Kraftwerk. Zu beachten ist jedoch, dass die angegebene Höhe nicht der geodätischen entspricht (d.h. also der Höhendifferenz zw. Ober- und Unterwasser) sondern in dieser Höhe schon Rohrreibungs-, Krümmerverluste etc. schon mit einberechnet sind. Anzugeben (bzw. darauf zu verweisen) wären dann evtl. noch die Wirkungsgrade für versch. Turbinen und Generatoren.

Außerdem würde ich bei der physikalischen Grundeinheit, also "W" bleiben (deswegen auch 7000) da z.B. neue Kraftwerke selten unter 100MW Leistung erreichen, also MW genauso angebracht wäre wie kW. Dann doch lieber gleich W. --Heiko 15:58, 10. Nov 2005 (CEST)

Ich denke auch, die exakte Formel sollte in den Artikel. Dann ist die Herleitung der vereinfachten Formel auch ersichtlich --Simon.bgdt

Die exakte Berechnung ist auf jeden Fall eine Bereicherung. Die näherungsweise Formel halte ich in der bisherigen Form für besser, weil sie für eine überschlagsmäßige Kopfrechnung einfacher zu handhaben ist. Kwerdenker 23:46, 7. Dez 2005 (CET)

Aufbau

Dieser Artikel sollte m.E. Wasserkraftwerke nur allgemein behandeln. Die einzelnen Typen sollten nur in wenigen Sätzen grob beschrieben werden. Die Detailbeschreibung sollte dann in jeweils einem eigenen Artikel erfolgen. Sonst wird der Artikel zu lang und außerdem entstehen Redundanzen.
Bitte beachten !!!
Kwerdenker 10:34, 21. Apr 2005 (CEST)

Vielleicht findet sich einmal ein Wasserbauer, der diese Seite überarbeitet. Die Einteilung der Wasserkraftwerke nach dem Druck kennt drei Stufen:

• Niederdruckanlagen: Laufkraftwerke, an den meisten Flüssen in Europa, zum Beispiel Donau, Rhein, Unterlauf des Inn... mit einigen Metern Fallhöhe
• Mitteldruckanlagen, mit oder ohne Umleitung, entweder mit hoher Staumauer/Damm, zum Beispiel der Hoover Dam in den USA, 3-Gorges, Itaipu (120 m Fallhöhe), oder geringerer Aufstauhöhe und Umleitung. Hier kommen typischerweise Francisturbinen zum Einsatz. Bei kleinen KW eventuell Durchströmturbinen, bzw. auch Peltonturbinen in untypischem Einsatz.
• Hochdruckanlagen, mit derzeit bis zu 2000m Fallhöhe, Peltonturbinen, meist Jahres- oder Mehrjahresspeicher im Hochgebirge, mit kleinem Einzugsgebiet, daher geringen Wassermengen, aber großen Fallhöhen. Hochdruckanlagen werden vor allem zu Spitzenlastzeiten betrieben.

Der Kommentar zu Kavernenkraftwerken ist flasch. In Norwegen sind auf Grund der günstigen Geologie fast alle Hochdruckanlagen als Kavernenkraftwerke ausgeführt. Es wird dabei der Kraftabstieg als Druckstollen ausgeführt und die Turbinenhalle in den Berg verlegt. Dies spart ein Turbinenhaus und gibt einen hohen Schutz gegen Angriffe. Das Unterwasser wird in einem Freispiegelstollen abgeleitet. Mir ist zwar kein Mitteldruckkavernenkraftwerk geläufig, aber nichts spricht dagegen ein solches zu bauen. Mit Pumpspeicherung hat die Kaverne nichts zu tun, obwohl auch dies Kombination möglich ist.

Die Kommentare zu den anderen Kraftwerkstypen sind noch etwas dürftig. Ich sehe ein, dass alle diese Einträge natürlich Arbeit bedeuten.

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17:00, 9.2.2005

Übertragung aus der Diskussion Wasserkraft hierhin:

Zitat: Gewöhnlich werden Pelton- oder Freistrahlturbinen eingesetzt, bei sehr großen Fallhöhen auch Francis-Turbinen. Aus diesem Satz laesst sich schliessen, dass Francis-Turben nur bei sehr grossen Wasserdruecken eingesetzt werden. Bekanntermassen, z.B. bei der Trinkwassertalsperre Frauenau, kommen sie auch bei mittleren Druecken oder bei Niederdruckkraftwerken (siehe Wasserkraft) zur Anwendung. --Montauk 23:17, 25. Mär 2004 (CET)

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derderderderdersaasfgvsgfvyxccccvtgtxDer obige Hinweis müsste nach Überprüfung noch inhaltlich eingearbeitet werden ... --Bdk 18:46, 20. Jun 2004 (CEST)

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Versteh ich nicht, in welcher Rubrik von Wasserkraftwerken finde ich denn nun das größte, den 12,6Gigawatt Itaipú in Brasilien? Oder das grösste Bauprojekt den 3 Schluchten Staudamm in China? Wieso stehen die hier nicht, muss man denn alles selber machen, ich werd das mal sofort korrigieren! :/ AshSert

Ja, aber bitte etwas auf den Stil achten...

Aeh, nein. Kraftwerk bezieht sich auf genau das. Ob nun ein Kraftwerk an einem Stausee oder an einem natürlichen See hängt, ist imho unerheblich aus dieser Sicht. Hast du mal Quellen für die 12,6 Gigawatt, bevor du etwas änderst?

AshSert: Könntest du bitte in der nächsten Zeit jede Texthinzufügung bitte vorher in die Diskussion stellen, daß man das erstmal lesbar machen kann? Danke. -- מישה 12:18, 30. Jun 2004 (CEST)

wieso stehen die jetzt in Speicherkraftwerk, werden beim Itaipú und dem 3 Schluchten Staudamm, keine Flüsse aufgestaut? Die gehören doch also eher in Laufwasserkraftwerke?

ps. 12600Kilowatt = 12,6Gigawatt AshSert

Wie viel ist ein Megawatt? Danke. -- מישה 12:46, 30. Jun 2004 (CEST)

Jain. 12600 KW sind zwar != 12,6 GW, aber auf Itaipu steht 12600 MW. Das Web bestätigt diese Zahl -- Drf 12:54, 30. Jun 2004 (CEST)

wenn ihr also geklärt habt (bitte mal eine Quelle angeben ... "Das Web" ist nicht wirklich eine Quellenangabe!) - bitte daran denken, das die Zahl ein Komma und keinen Punkt als Trenner bekommt - also 12,6 GW oder MW (wie ja auch oben schon richtig geschrieben, aber im Artikel halt nicht) ... nebenbei die Bitte: wenn sich so etwas wie eine Meinungsverschiedenheit andeutet, bitte sofort auf die Diskussionsseite ausweichen und klären - dieses Hin- und Herändern ist für unsere Leser schlecht und außerdem nicht nötig - dafür sind eben die Diskussionsseiten da - dann nimmt man die Info (hier: die Zahl) solange raus, bis es geklärt ist, oder man schreibt ran, das nicht klar ist, ob MW oder GW; viel Erfolg beim Klären wünscht -- Schusch 13:26, 30. Jun 2004 (CEST)

ich weiß ja nicht, ob die Diskussion noch aktuell ist... aber 12 MW für eine Wasserkraftanlage in dieser Größenordnung wäre arg mau. das Laufwasserkraftwerk Iffezheim am Oberrhein hat ja schon über 100 MW installierte Leistung... die 12.6 GW sind schon recht plausibel. als glaubwürdige Quelle würde ich die FH Köln vorschlagen: http://www.tt.fh-koeln.de/publications/bra1199.pdf

AshSert: 12600 Kilowatt = 12.6 Megawatt = 0.0126 Gigawatt

Drf: also 1 Megawatt(MW) = 1000 kW = 1000000W

-- 15. Nov 2004

Mal was anderes: Typ Gewichtsstauwerk, wo keine Druckkräfte auf das Ufer abgeleitet werden, sondern die Staumauer alle Druckkräfte aufnehmen muss. Sollte das nicht auch irgendwie in den Artikel, oder hab ichs übersehen? Kellerassel 18:01, 8. Feb 2006 (CET)

Dieser Artikel ist sehr allgemein gehalten. Der Artikel Gewichtsstaumauer ist m.E. der geeignetere Ort. ---Kwerdenker 20:40, 9. Feb 2006 (CET)

"Energie der Lage" treibt eine Turbine?

Wie geht das denn? Das kann doch nur durch die "Energie der Bewegung" erfolgen. Die potenzielle Energie des Wassers ist doch die Voraussetzung für die kinetische Energie und das immer und überall. Wie kann dann ein Meeresströmungskraftwerk die kinetische Energie nutzen und ein Gletscherkraftwerk die Potenzielle? Könnte sich da mal ein Autor zu äußern, vielleicht habe ich ja auch ein Knick im Hirn? Gruß --Roest 01:02, 24. Jan 2006 (CET)

Du kannst dir vorstellen, dass eine Turbinenschaufel entweder durch strömendes Wasser "mitgerissen" wird, was der kinetischen Energie entspricht, oder, dass sie durch einen Druckunterschid vor und hinter der Schaufel bewegt wird, was der potentiellen Energie entspricht. In praktischen Anwendungen wird es immer eine Mischung aus beidem sein, was für die Berechnung oder Beschreibung des Kraftwerks aber keinen großen Unterschid macht, da über die Bernoullische Energiegleichung die Strömungsenergien ineinander umgewandelt werden können --Simon.bgdt 12:11, 24. Jan 2006 (CET)

Danke für die schnelle Antwort, doch bin ich der Meinung, dass potenzielle Energie (Lageenergie) für sich nicht nutzbar ist. Erst durch die Umwandlung in Bewegungsenergie diese nutzbar (und zwar nur diese Bewegungsenergie).

Beispiel: Ich habe eine volle Talsperre und damit ganz viel potenzielle Energie (1000 kj). Aber ein Wasserrad oder eine Turbine kann ich damit nicht betreiben, solange das Wasser sich nicht bewegt (keine kinetische Energie). Ich habe jetzt den folgenden Zustand:

Epot (1000 kj) + Ekin (0 kj) = Egesamt (1000 kj)

Jetzt mache ich einen Schieber auf und lasse die Talsperre halb leer laufen und erhalte diesen Zustand:

Epot (ca. 500 kj) + Ekin ( ca. 500 kj) = Egesamt (1000 kj)

Das heißt, die ca. 500 kj potenzielle Energie sind vollständig in kinetische Energie umgewandelt worden. Wenn jetzt die kinetische Energie auf ihrem Weg abgebremst wird (jedes Wasserrad: ob unterschächtig, oberschächtig oder eine Turbine setzen der Bewegungsenergie einen Widerstand entgegen) wird da doch keine potentielle Energie mehr draus, die dann genutzt werden könnte. Gruß --Roest 20:00, 24. Jan 2006 (CET)

Also ich sehe es so: Man muss 3 Energieformen unterscheiden: die potentielle Energie des Wassers, die "Druckenergie", die das Wasser unten am Fallrohr (aufgrund der über ihm stehenden Wassersäule) hat und die kinetische Energie. Alle drei werden durch die Bernoullische Energiegleichung zueinander in Beziehung (bzw. gleich) gesetzt.

Schau dir die 3 folgenden Fälle an:

1. Eine Pelton-Turbine: Hier wird die gesammte Energie des Wassers in kinetische Energie umgewandelt: der Freistrahl vor der Turbine ist auf Umgebungsdruck. Hier ist es so wie du sagst, dass nur die kinetische Energie des Wassers in mechanische Energie umgewandelt wird.

2. Ein oberschlächtiges Wasserrad, dass so hoch ist, wie die Fallhöhe. Das Wasser kommt oben mit (fast) keiner kinetischen Energie an, läuft dann in die "Kammer" des Mühlrades. Dort treibt es durch seine Lageenergie das Mühlrad an. Es hat zwar auch kinetische Energie (durch die Bewegung des Mühlrades), doch die hat es immernoch, wenn es die "Mühlradkammer" unter wieder verlässt. Es wurde also nur potentielle Energie umgewandelt.

3. Eine Francis-Turbine: Hier wird "Druckenergie" in Mechanische Energie umgewandelt. Dass es nicht die kinetische Energie ist, kannst du daran sehen, dass Einlauf und Auslass der Turbine etwa den gleichen Durchmesser haben: würde kinetische Energie benutzt, so müsste das Wasser vor der Turbine schneller fließen, als dahinter, folglich müsste, um die selbe Wassermenge aus der Turbine hinauszulassen der Auslassdurchmesser bedeutend größer sein als der Einlauf.

Vielleicht wird dadurch die Denkweise der Strömungsmechanik etwas klarer... --Simon.bgdt

Verfolge Eure Diskussion mit Interesse, da ich mir schon ähnliche Gedanken wie Roest gemacht habe. Da ich kein ausgebildeter Physiker bin, habe ich die Wikipedia auf Informationen dazu durchsucht. Bei Wasserturbine#Turbinen-Typen wird der Unterschied zwischen Gleichdruck- und Überdruckturbine beschrieben - entspricht inhaltlich dem, was Simon.bgdt schreibt. Dort ist auch ersichtlich, dass immer kinetische Energie in mechanische Energie umgewandelt wird, aber potentielle Energie nicht immer (Pelton-Turbine).
Außerdem steht bei Potenzielle Energie: Diese kann jedoch nur erhöht oder vermindert werden, wenn der Körper gegen oder in Richtung der Gravitationskraft verschoben wird Daraus ist auch ersichtlich, dass kinetische Energie immer im Spiel ist. --Kwerdenker 14:26, 25. Jan 2006 (CET)

Habe mir gerade nochmal den ersten Kommentar von Roest amgeschaut. Ich glaube man muss 2 Sachen unterscheiden:

1. Welche Energieform wird direkt an der Turbine umgesetzt?

2. Welche Energieform wird im Kraftwerk umfesetzt?

Aus die erste Frage glaube ich oben geantwortet zu haben. Aber vielleicht ist es eher die zweite Frage, die Roest zum obigen Kommentar veranlasst hat: im Gletscherkraftwerk nutze ich insgesammt die potentielle Energie zwischen dem Gletscher (oben) und einem Bach (unten); die Umwandlungskette wäre also: potentiell(Wasser)->Druck(Wasser)->kinetisch(Wasser)->

mechanisch(Pelton-Turbine + Generator)->elektrisch. Also insgesammt: potentiell->elektrisch

Beim Meeresströmungskraftwerk nutze ich die in der Strömung gespeicherte kinetische Energie; die Kette ist also: kinetisch(Wasser)->mechanisch(Turbine+Generator)->elektrisch. Also: kinetisch->elektrisch

Zum letzten Satz von Kwerdenker: deine Schlussfolgerung würde ich so nicht stehen lassen: wenn du eine masse beliebig langsam nach oben oder unten bewegst, dann nimmt die potentielle langsam Energie zu oder ab obwohl die masse fast keine kinetische Energie besitzt. Wichtig ist nur, dass sie in Richtung des Gravitationsfeldes verschoben wurde. --Simon.bgdt

Ich glaube wir kommen der Sache näher. Vielleicht hilft es ja, wenn wir die potentielle Energie als „theoretische Größe“ betrachten. Die „Bernoullische Energiegleichung“ beschreibt gleich im ersten Satz worum es geht. Zitat : „...dass bei der stationären (zeitlich sich nicht verändernden) Bewegung einer idealen (reibungsfreien) Flüssigkeit, die nur der Schwerkraft unterworfen ist, für alle Punkte einer Stromlinie gilt, dass die Summe aus.....“. Hier geht es also um die Bewegung der Flüssigkeit (=kinetische Energie).

Nochmal zurück zu meiner oben genannten vollen Talsperre, ohne Ablauf ist die viele potentielle Energie nicht nutzbar. Als Erstes muss ich die Wassermasse in Bewegung bringen (dann habe ich kinetische Energie). So, und jetzt kommt der zweite Schritt, wie nutze ich diese kinetische Energie? Oberschächtige- unterschächtige Wasserräder oder Turbinen, ganz egal, es wird immer die Bewegungsenergie des Wassers genutzt nur mit unterschiedlichen Wirkungsgraden.

P.S. Simon.bgdt, über diesen Satz - Zum letzten Satz von Kwerdenker: deine Schlussfolgerung würde ich so nicht stehen lassen: wenn du eine masse beliebig langsam nach oben oder unten bewegst, dann nimmt die potentielle langsam Energie zu oder ab obwohl die masse fast keine kinetische Energie besitzt. Wichtig ist nur, dass sie in Richtung des Gravitationsfeldes verschoben wurde. - solltest du noch mal schlafen. Gruß --Roest 18:18, 25. Jan 2006 (CET)

Kurze Zusammenfassung: Potentielle Energie ist ohne Umwandlung in kinetische Energie nicht in elektrische Energie umwandelbar. Allerdings muss die Umwandlung nicht vollständig passieren (siehe Überdruckturbinen).

Die Umwandlungskette müsste m.E. so aussehen: potentiell(Wasser,Turbine) -> kinetisch(Wasser, Turbine,Generator) -> elektrisch (Generator).Mechanische Energie ist die Summe aus potenzieller und kinetischer Energie (=> Energie#Energieformen)

Die Unterscheidung von simon.bgdt (Welche Energieform wird im Kraftwerk umgesetzt) erscheint mir für diesen Artikel recht brauchbar zu sein. Bei Wasserkraftwerk#Funktionsweise wird die genaue Umwandlungskette in etwa beschrieben (ist aber auch verbesserungswürdig). Da dieser Artikel das Wasserkraftwerk generell behandelt, glaube ich, dass die "grobe" Beschreibung ausreicht (potenzielle Energie in elektrische Energie). Die genaue Umwandlungskette könnte dann beim Speicherkraftwerk (dort steht bisher darüber gar nichts) und Laufwasserkraftwerk(dort fehlt die kinetische Energie), erläutert werden.

Zum P.S. von Roest kann ich nur hinzufügen, dass fast keine doch wohl auch eine ist. --Kwerdenker 21:00, 25. Jan 2006 (CET)

Hallo alle zusammen, ich glaube wir bewegen uns im Kreis. Vergesst doch bitte erstmal Wasserräder, Turbinen und Umwandlungsketten. Der Energieerhaltungssatz

$E_{pot}+E_{kin}={const}=E_{ges}\!$

• E_pot - potenzielle Energie
• E_kin - kinetische Energie
• E_ges - Gesamtenergie

sollte jetzt erstmal Gegenstand der Diskussion sein.

Und dieser Satz bedeutet: Die Summe aus potenzieller und kinetischer Energie, ist konstant und entspricht der Gesamtenergie des mechanischen Systems. Auf mein oben genanntes Beispiel mit der Talsperre bezogen heißt das: wenn meine Talsperre ganz leer gelaufen ist, ist die potentielle Energie =0. Da die Gesamtenergie aber konstant ist, muss die gesamte potentielle Energie in kinetische Energie umgewandelt worden sein. Können wir uns darauf verständigen oder gibt es da Einwände? --Roest 18:07, 26. Jan 2006 (CET)

Einwand:

Stell dir fogenden Fall vor: Ich habe 1000kg Wasser in 10 m Höhe, was bei einer Erdbeschleunigung von 10m/s^2 100kJ entsprechen. Um diese vollständig in kinetische Energie umzuwandeln, müsste das Wasser unten die Geschwindigkeit von ${\sqrt {2*100000J/1000kg}}=14,14m/s$ haben. Soweit nachvollziehbar?

Gut: jetzt lasse ich das Wasser aber nicht frei strömen, sondern bremse es durch einen Schieber ab. Dann fließt es unten nicht mit 14,14m/s, sonder zum Beispiel mit 5m/s. Wenn das Reservoir leergelaufen ist, dann habe ich also 100kJ umgewandelt, aber nicht 100% in kinetische Energie sondern einen Teil wurde am Schieber in Wärme umgewandelt.

Jetzt nehme ich anstatt des Schiebers eine Francis-Turbine. Das Wasser wird wieder mit weniger als 10m/s unten fließen, die Energie wird diesmal jedoch nicht in Wärme umgewandelt, sondern in mechanische Energie.

Der Energieerhaltungssatz gilt natürlich immer, aber du musst alle Energieformen, die du betrachtest, berücksichtigen. Für Wasserkraft also mindestens

$E_{pot}+E_{kin}+E_{mechanisch}={const}=E_{ges}\!$

oder falls du Verluste betrachten willst

$E_{pot}+E_{kin}+E_{mechanisch}+E_{waerme}={const}=E_{ges}\!$

Übrigens ist die Bernoulli-Gleichung eine spezielle Formulierung des Energieerhaltungssatzes. Sie beschäftigt sich also nicht nur mit kinetischer Energie, sondern genau mit der Umwandlung in die verschiedenen Energieformen, die in der Strömung vorkommen. --Simon.bgdt

Begriffserklärung:

E_mechanisch = E_ges

Im übrigen ist es durchaus nicht üblich, Lehrsätze nach Belieben zu erweitern.

Strömung ist die Bewegung einer Masse = Bewegungsenergie = kinetische Energie. --Roest 17:27, 27. Jan 2006 (CET)

Zitat von Prof. Dr. Hunger:

“Wasserkraft ist die auf Schwerkraft beruhende Fähigkeit des fallenden Wassers, Arbeit zu verrichten.“

Man beachte „fallenden Wassers“, nachzulesen hier [3], lest auch mal Seite 6, da steht was zu den Turbinen. --Roest 23:21, 27. Jan 2006 (CET)

Danke für den Link und den Hinweis auf Seite 6 zu schauen. Da steht doch genau, wass ich in meinem zweiten Kommentar auch gesagt habe:

Bei Gleichdruckturbinen wird die Lage und Druckenergie des W. vollständig in Bewegungsenergie gewandelt. Der Druck vor und hinter der Turbine ist gleich.

Peltonturbine = Gleichdruckturbine

Bei Überdruckturbinen wird die potentielle Energie des W. in Druckenergie gewandelt. Der Druck vor der Turbine ist höher als der Druck hinter der Turbine.

Francis-, und Kaplanturbine = Überdruckturbinen

Zum Energieerhaltungssatz: in Energieerhaltungssatz#Energieerhaltungssatz in der Klassischen Mechanik steht unter der von dir zitierten Formel Dieser idealisierte Spezialfall... es ist also durchaus üblich Lehrsätze zu vereinfachen, wenn es das Problem erlaubt. Dann kann man sie allerdings nicht mehr auf andere Probleme anwenden. mit m_mechanisch meine ich die mechanische Energie, die dem System entnommen wird, nicht die Gesamtenergie. --Simon.bgdt

Am Anfang dieser Energieumwandlungskette steht (im wahrsten Sinnes des Wortes) das Wasser in Form von potentieller Energie - am Ende ist diese Energie in elektrische Energie umgewandelt (die Verluste seien einmal vernachlässigt). Die Frage ist, wie schaut es dazwischen aus? An der Welle der Turbine ist es wohl nur noch kinetische Energie. Daher geht die potentielle Energie des Wasser vollständig in kinetische Energie über. Der springende Punnkt ist für mich: wandelt sich die potentielle Energie des Wassers, bevor sie an die Turbine übergeht vollständig in kinetische Energie oder wird die potentielle Energie des Wassers direkt in kinetische Energie an der Turbine umgewandelt?
Eine Antwort darauf ist bei Wasserturbine#Turbinen-Typen zu finden, wo bei es Überdruckturbinen heißt:

Der Druck des Wassers ist beim Eintritt am höchsten und nimmt bis zum Austritt stetig ab. Es wird daher potentielle- und kinetische Energie auf das Laufrad übertragen.

Für mich ist damit (sofern das stimmt) diese Frage geklärt. -- Kwerdenker 23:30, 27. Jan 2006 (CET)

Sobald das Wasser den Speicher verlässt ist es in Bewegung und somit Bewegungsenergie. Auch in Druckleitungen bricht der Druck sofort zusammen, wenn das Wasser nicht nach fließt (und das geht auch nur durch die Bewegung).

Die Aussage in deinem oben zitierten Satz ist Gegenstand dieser Diskussion und kann nicht als Beleg herhalten. Zumal dieser Satz von dir am 28.April 2005, 13:42 Uhr eingefügt wurde. Was soll das??? --Roest 16:40, 28. Jan 2006 (CET)

Also ob dieser Satz von mir eingefügt wurde oder nicht, ist ja wohl nicht relevant. Ob er stimmt oder nicht ist relevant.

Ich glaube jetzt sind mir die Schuppen von den Augen gefallen. Am höchsten Punkt der Druckleitung ist die potentielle Energie maximal, die kinetische 0. In der Druckleitung nimmt die kinetische Energie stetig zu und im gleichen Ausmaß die potentielle ab. Am Ende der Druckleitung ist dann die potentielle Energie 0 und die kinetische maximal. Bei Überdruckturbinen herrscht beim Wassereintritt Überdruck also ist potentielle Energie vorhanden, die in der Turbine in kinetische Energie umgewandelt wird.

Danke für Deine Hartnäckigkeit. -- Kwerdenker 21:14, 28. Jan 2006 (CET)

Entschuldingung Kwerdenker, dass ich da nochmal eine Erkenntis in Frage stelle. Du schreibst: In der Druckleitung nimmt die kinetische Energie stetig zu. Das tut sie aber im kontinuierlichen Betrieb nicht. Denn E=1/2*m*v^2 und damit die kinetische Energie zunimmt, müsste die Geschwindigkeit v zunehmen. Das kann sie aber im kontinuierlichen Betrieb nur, wenn der Durchmesser der Rohrleitung sich ändert (sonst würde das vordere Wasser dem hinteren ja "wegfließen" und dazwischen wäre ein "Nichts"). --Simon.bgdt

Wirkungsgrad Windenergie

Der von mir angeführte Wirkungsgrad ist in Windenergieanlage#Wirkungsgrade nachzulesen. Hier steht, dass der aerodynamische Wirkungsgrad bei etwa 70 % bis 85 % liegt. Berücksichtigt man noch den Wirkungsgrad von Generator und Getriebe (~90 %) ergibt 62 - 76,5%. -- Kwerdenker 23:30, 27. Jan 2006 (CET)

Aber du darfst den Betzschen Leistungsbeiwert nicht vergessen: 76%*59%=45% --Simon.bgdt

Der Wirkungsgrad einer Maschine ist das Verhältnis von abgegebener Leistung zu aufgenommener Leistung. In diesem Falle ist aufgenommene Leistung der Betzsche Leistungsbeiwert. Anders formuliert, sagt der Wirkungsgrad aus, wie viel Energie trotz der Umwandlung in der Maschine noch nutzbar sind. 100% bedeutet, alle Energie, die die Maschine aufnimmt wird auch genutzt. Bei einer Windenergieanlage wären demnach 100% Wirkungsgrad 59% der im Wind enthaltenen translatorischen Energie werden genutzt. -- Kwerdenker 14:33, 30. Jan 2006 (CET)

Wenn du diese Unterscheidung machen willst hast du recht. Aber es ist durchaus üblich den Betzschen Faktor mit in den Wirkungsgrad einzubeziehen. Ich habe mal bei Googel Wirkungsgrad Windkraftanlage eingegeben und außer in der Wikipedia wurde auf den ersten Einträgen diese Unterscheidung nicht gemacht.

Außerdem ist die aufgenommene Leistung einer Windkraftanlage nicht direkt messbar, daher eine eher theoretische Größe. Meßbar ist hingegen wieviel Leistung der Wind vor der Anlage hat, sozusagen die aufnehmbare Leistung. Und Ziel eines Windrades ist es ja diese Leistung aufzunehmen. Mit deiner Argumentation hätte ein Windrad, welches nur einen sehr kleinen Teil der Windleistung aufnimmt und diesen aber besonders gut umwandelt einen besseren Wirkungsgrad als eines, was einen sehr großen Teil der Windleistung aufnimmt und diesen nicht so gut umwandelt. --Simon.bgdt

Grundsätzlich: ob mittels Google Informationen gefunden werden oder nicht oder in welcher Anzahl ist kein Beweis, ob etwas richtig oder falsch ist. Man wird natürlich in seiner Meinung bestärkt, wenn sie durch viele Treffer unterstützt wird. Dies ist aber lediglich eine - manchmal - trügerische Sicherheit, auf die man sich nicht verlassen sollte.

In Windenergieanlage#Wirkungsgrade und Betzsches Gesetz#Ausgeführte Rotoren ist der Unterschied zwischen Leistungsbeiwert und Wirkungsgrad ausführlich beschrieben. Im Beispiel bei Windenergieanlage#Wirkungsgrade wären als Basis für die Berechnung des Wirkungsgrades die 1,47 MW zu nehmen. Wirkungsgrad Rotor z.B. 80% ergibt 1,176 MW (1,47*0,8) Leistung am Generator. Hat dieser z.B. einen Wirkungsgrad von 97% ergibt das eine elektrische Leistung nach dem Generator von 1,141 MW (1,176*0,97). Der Wirkungsgrad der Windenergieanlage wäre demnach 77,6% (1,141/1,47).

Eine andere Betrachtungsweise: Der Wirkungsgrad ist ein Maß für die Effizienz einer Maschine. Meist aus wirtschaftlichen und immer öfter aus ökologischen Motiven strebt man nach Maximierung des Wirkungsgrades. Dabei hilft der Vergleich. Wird ein WEA mit einem anderen verglichen, ist es egal ob der Leistungsbeiwert mitgerechnet wird oder nicht. Will man aber, wie in diesem Artikel, verschiedene Arten der Stromerzeugung sinnvoll vergleichen, muss man ein einheitliches Vorgehen wählen (sonst vergleicht man - wie man bei uns sagt - Äpfel mit Birnen).
Auch bei einem Wasserkraftwerk bezieht sich der übliche Wirkungsgrad (~90%) auf den Unterschied der potentiellen Energie zwischen Oberwasser und Unterwasser. Man könnte den Wirkungsgrad eines Wasserkraftwerkes ja auch auf den Unterschied der pot. Energie zwischen Oberwasser und Meereshöhe beziehen. Damit wurde die Fallhöhe in den Wirkungsgrad einbezogen - mehr Fallhöhe -> größerer Wirkungsgrad (je länger ich über diese Methode nachdenke umso besser gefällt sie mir ;-) ).--Kwerdenker 08:51, 31. Jan 2006 (CET)

Ich verstehe deine Sichtweise, aber sie ist unüblich. Wenn du, wie hier im Artikel, nicht auf den Unterschied zwischen Leistungsbeiwert und Wirkungsgrad eingehst, dann solltest du den Leistungsbeiwert angeben. Du sagst Googel hat nicht immer Recht, das stimmt. Aber z.B. auch die Danish Wind Industry Association benutzt den Wirkungsgrad und den Leistungsbeiwert auch als Synonym (http://www.windpower.org/de/tour/wres/cp.htm) und dieser vertraue ich mehr, als dem Wikipedia-Artikel über Windenergie --Simon.bgdt 10:47, 31. Jan 2006 (CET)

Der Unterschied zwischen Leistungsbeiwert und Wirkungsgrad wird bereits bei Windenergieanlagen erklärt, deshalb ist hier der falsche Ort. Hier werden die Wirkungsgrade von verschiedenen Arten der Stromerzeugung nebeneinander angeführt und das macht nur Sinn, wenn mit dem gleichen Maßstab gemessen wird. Wenn das - möglicher Weise - unüblich aber nicht falsch ist, dadurch aber die Information seriös wird, kann ich keinen Änderungsbedarf erkennen.
Wenn Leistungsbeiwert und Wirkungsgrad ein Synonym wären, warum spricht dann keiner vom Leistungsbeiwert bei Wärmekraftwerken oder Wasserkraftwerken oder Turbinen oder....?
Gerade der Artikel Windenergieanlage in der Wikipedia ist viel diskutiert und rechtfertigt daher ein gewisses Ausmaß an Vertrauen. Leider ist bis jetzt kaum über den Wirkungsgrad diskutiert worden. Daher schlage ich vor, diese Diskussion dorthin zu verlagern. -- Kwerdenker 13:34, 31. Jan 2006 (CET)

Stichwort: Äpfel mit Birnen vergleichen (ist bei uns übrigens auch geläufig). Einige Prozent für den einen oder anderen Kraftwerkstyp (Kohl, Öl, Uran, Wind, Wasser usw.) mehr oder weniger ist doch nicht so wichtig. Generell kann man sagen, dass neuere Kraftwerke einen besseren Wirkungsgrad haben als älter (es tut sich also was). Nur müssen wir Kohle, Öl und Uran (=Apfel) teuer einkaufen. Wind, Wasser und Sonne (=Birne) dagegen brauchen nur „geerntet“ (in für uns nutzbare Energie umgewandelt) werden. Das heißt: Bei den „Äpfeln“ geht bei einem Wirkungsgrad <1 teuer eingekaufte Energie für die Nutzung verloren. Und bei den „Birnen“....? Welche Aussage soll der Vergleich machen? --Roest 18:32, 31. Jan 2006 (CET)

Deinen Ausführungen stimme ich voll zu, nur ist das m.E. nicht der Inhalt der Diskussion. Der Unterschied zwischen einem Wirkungsgrad von 45% und 75% ist schon eine kleine Welt. Die Aussage könnte sein, welche Art der Stromerzeugung effizienter ist (unabhängig davon ob die Energiequelle erneuerbar oder teuer ist). Ich habe diesen Vergleich nur aus dem Artikel Wasserkraft hierher übertragen, weil er hier besser passt. Bei dieser Gelegenheit habe ich dann Windenergieanlage und Fotovoltaik ergänzt. Möglicherweise ist es passender diese Information nach Wirkungsgrad zu verschieben (ändert aber nichts am Kern der Disskusion). -- Kwerdenker 20:10, 31. Jan 2006 (CET)

War nicht so ernst gemeint ;-) (Apfel + Birne = Obst) --Roest 20:56, 31. Jan 2006 (CET)

Siehe auch

Hallo Markus! Du hast beim Link Pumpspeicherwerk Goldisthal - die Bezeichnung Wasserkraftwerk in Pumpspeicherkraftwerk geändert. Frage: Wenn Goldisthal das größte Pumpspeicherkraftwerk Deutschlands ist, nehme ich an, dass es ein Kraftwerk anderen Typs (wahrscheinlich Laufwasserkraftwerk) gibt, dass leistungsstärker ist. Stimmt diese Annahme? Wenn ja, welches ist das? Hier sollten m.E. nur Links auf die leistungsstärksten bzw. größten Kraftwerke von Ländern und Kontinenten und auf "besondere" Kraftwerke stehen. Gruß Kwerdenker 12:18, 27. Apr 2006 (CEST)

Mahlzeit Kwerdenker, ich bin an dieser Stelle auch nicht glücklich um die Verbindung von Pumpspeicherkraftwerk mit Wasserkraftwerk. Die Herkunft der umgesetzten Energien ist bei diesen Kraftwerkstypen unterschiedlich und beide haben eigentlich nur das Arbeitsmedium Wasser miteinander gemeinsam. Goldisthal ist mit 1016 Megawatt das sicher größte mit Wasser betriebene Kraftwerk Deutschlands. Nur ist es eben kein Wasserkraftwerk, welches mit regenerativer Energie betrieben wird. --Markus Schweiß, @ 12:38, 27. Apr 2006 (CEST)

Bilder

Aus meiner Sicht ist in keiner Weise nachvollziehbar, warum die Bilder in eine (unsichtbare) Tabelle gestellt wurden. Der einzige Effekt ist, dass sie vom Rand etwas in die Mitte gerückt werden. Während rechts der Bilder somit ungenutzte weiße Fläche bleibt, ist links nicht mehr so viel Platz für Text ist. Zumindest bei niedriger Bildschirmauflösung sieht das bloß noch grotesk aus.--Dr. Meierhofer 10:09, 23. Dez. 2006 (CET)

Je nach benutzten Browser und Grundeinstellung sehen nicht ausgerichtete Bilder noch bescheuerter aus. --Markus Schweiß| @ 11:02, 23. Dez. 2006 (CET)