Die schaufellose Wasserturbine

Präsentation zum Thema: "Die schaufellose Wasserturbine"—  Präsentation transkript:

1 Die schaufellose Wasserturbine
Ein Einblick in die zukünftige Energie- und Stromerzeugung

2 Die Menschen nutzen die Wasserkraft seit mehr als 3000 Jahren

3 aber der technische Stand der Wasserkraftnutzung wurde seit über 100 Jahren nicht mehr wesentlich verbessert.

4 Heute aktueller Stand z.B. Walchenseekraftwerk
Fallhöhe ungefähr 200 Meter

5 Fallrohre leiten das Stauwasser

6 in das Turbinenhaus

7 Hier sind die Turbinen installiert,

8 in welchen die Bewegungs- und Druckkraft des strömenden Wassers in eine Drehbewegung umgewandelt werden.

9 z.B. mit Peltonturbinen

10 Verschiedene Turbinentypen
Es kommen im Wasserkraftwerksbau heute verschieden Turbinentypen zur Anwendung. Allen gemein ist, dass irgendeine Form von Schaufel, Becher oder Flügel gegen die eintretende Strömung wirkt.

11 Eine Kaplanturbine mit verstellbaren Blättern

12 Die konventionelle Turbinenleistung
Diese berechnet sich überschlägig nach der Formel: Q (m³/s) * h (Fallhöhe in Meter) * 7 - 8 Daher müssen Stauwerke hoch sein und ein möglichst großes Stauvolumen aufweisen.

13 Mit bis zu 300 m hohen und 7,5 km langen Staumauern
werden natürliche Wasserläufe zur Energiegewinnung aufgestaut.

14 Die heute angewandte Technik hat wesentliche konstruktive Probleme:
Das Triebwasser gibt seine Bewegungsenergie an den Schaufeln, Propeller, oder Flügeln ab, wodurch sich die Strömung innerhalb des Geräts verlangsamt.

15 Somit begrenzen die Schaufeln die erzielbare Leistung
Unsere Wasserkraft- werke arbeiten nur mit etwa 50% der Einströmungs-geschwindigkeit. Höhere Geschwindig-keit verursacht höhere Widerstände = weniger Leistung

16 Alle Flügelräder sind Widerstandsläufer
Daher kann eine bestimmte Drehzahl nicht überschritten werden. Widerstandsläufer können niemals schneller als das durchströmende Wasser laufen.

17 Die bisherige Turbinenbautechnik begrenzt die Möglichkeiten der Leistungsverbesserung
Die Kraft bzw. Leistung einer konventionellen Turbine resultiert letztendlich nur aus dem Wasserdruck und der Strömungsgeschwindigkeit, welche das Hindernis, die Schaufel -, beiseite bzw. anschiebt. Diese Arbeitsweise ist nahezu ausgereizt und kann kaum noch verbessert werden. Daher erfordert eine höhere Abgabeleistungen eine Änderung der Arbeits-weise der Turbine. Um diese Verbesserung zu erzielen, war es zuerst erforderlich, alles bisherige Wissen über Bord zu werfen und die Energiefrage von Grund auf neu zu stellen.

18 Diese Grundfrage führte zu neuen Erkenntnissen
Betrachtet man das bisherige Wirkprinzip herkömmlicher Schaufelmaschinen, wird klar, warum die Schaufeln nur bis zu gewissen Drehzahlen ihrer vorgesehen Funktion entsprechen. Bei höheren Drehzahlen kehrt sich die Wirkungsweise jedoch um. So entstand die Idee der schaufellosen Turbine.

19 Die ersten Leistungsberechnungen
Nachdem eine Funktionstheorie aufgestellt war, und die Abgabeleistung berechnet werden sollte, erwies sich die Wasserkraftwerkformel P = ηT * m * g * h als unzureichend. Diese Formel ist ausschließlich für Schaufelmaschinen gültig.

20 Die geänderte Wirkungsweise erforderte eine neue Berechnungsgrundlage.
Erst nachdem die neue Wirkungsweise klar definiert wurde, war es möglich, die Leistungsabgabe richtig zu berechnen. Diese Berechnung erfolgt nicht mehr auf den bisherigen Grundlagen von Masse, Fallhöhe und Erdbeschleunigung.

21 Eine Addition der Kräfte
Im neuen Gerät addieren sich mehrere Einzelkräfte zu einer Gesamtkraft. Dadurch wird eine wesentliche Leistungs-steigerung erzielt. Die bisher berechnete mechanische Abgabeleistung erhöht sich im Vergleich zur konventionellen Maschine ca. um das 2,8-fache.

22 Jeder Kraftwerkstechniker ist heute mit so einer Vorstellung überfordert
100 Jahre lang haben alle Wasserkraft-betreiber Ihr Wissen und Ihre Technik nicht mehr hinterfragt. Anstatt selbst zu denken, oder diese neue Möglichkeiten in Betracht zu ziehen, wird bereits die Machbarkeit bezweifelt, oder Messfehler oder der gute, alte Energieerhaltungssatz vorgeschoben.

23 Der Leiter der Erzeugung EnBW:
Die von Ihnen mitgeschickte Präsentation gibt kaum Indikation über die Konstruktion der neuen Maschine, oder über die Aufstellung des gelungenen Versuchs. Auf Basis eines indirekten Vergleichs kann man jedoch feststellen, dass diese neue Maschine nicht in der vorgestellten Form funktionieren kann, weil sie den Energieerhaltungssatz verletzt: Es wird angegeben, dass die neue Maschine 280% mehr als eine konventionelle leistet. Die Leistung einer konventionellen Maschine wird durch folgende Gleichung berechnet: P = ηT * m * g * h Wobei P die Leistung, ηΤ der Wirkungsgrad, m der Massenstrom, g die Erdbeschleunigung und h die Fallhöhe. Der Wirkungsgrad einer eher alten Maschine beträgt 80% - neue schaffen mehr als 90%. D.h. eine Verbesserung von 280% ist gar nicht möglich, da sonst mehr Energie in Strom umgewandelt worden wäre, als die zur Verfügung stehende Fallhöhe. Auf Basis der übermittelten Unterlagen vermuten wir entweder eine falsche Berechnung der Leistung, oder eine falsche Messung der Betriebsergebnisse.

24 Dieser Mann hat es erkannt!
… D.h. eine Verbesserung von 280% ist gar nicht möglich, da sonst mehr Energie in Strom umgewandelt worden wäre, als die zur Verfügung stehende Fallhöhe. Genau das, was dieser Dr.-Ing. für unmöglich hält, entspricht der tatsächlichen Wirkungsweise beim Betrieb des neuen Geräts. Übrigens, der Werbeslogan der EnBW lautet: „Auf geht’s: Gemeinsam Energie neu denken“ …

25 Sehr verehrte Kritiker
Ihr Professoren, Doktoren, Ingenieure, Meister und Techniker habt in den Universitäten und Schulen immer nur das gelehrt, bzw. auswendig gelernt, was Außenseiter und Laien, selbst ohne entsprechende Ausbildung, durch Eigeninitiative und Neugier herausgefunden haben und heute die Basis der modernen Wissenschaft darstellt. Einige Beispiele:

26 Georg Simon Ohm hat ohne Doktorabschluss die Grundlagen der Widerstandberechnungen geschaffen. Weniger bekannt ist, dass auch die Tonschwingungslehre auf Ihn zurückgeht.

27 Léon Foucault Ohne Universitätsstudium widmete er sich der Physik und eignete sich autodidaktisch umfassende Kenntnisse und Fähigkeiten an. Das nach ihm benannte Foucaultsche Pendel schwingt noch heute in verschiedenen naturwissenschaftlichen Museen. Weiterhin berechnete er die Lichtgeschwindigkeit.

28 André-Marie Ampère Er las als Jugendlicher die 35 Bände der damals verfügbaren Enzyklopädie, die das gesamte damalige Wissen widerspiegelte. Später erklärte André-Marie Ampère den Begriff der elektrischen Spannung und des elektrischen Stromes und setzte die Stromrichtung fest.

29 … um nur einige zu nennen.
Um 1895 vertrat die wissenschaftliche Autorität die Meinung, dass nichts fliegen könnte, was schwerer als Luft ist. Nur 8 Jahre später erfolgte der erste Motorflug der Gebrüder Wright … Man hat auch einem Rudolf Diesel gesagt, dass seine Idee eines selbstzündenden Motors aufgrund der hohen Drücke nicht zu realisieren wäre.

30 Heute wissen wir es besser…
und lächeln darüber, wie furchtbar falsch die damalige Fachwelt gelegen hat. Die vorliegenden Antworten heutiger Führungs-kräfte begründen sich genau wie damals auf den Wissensstand des Betreffenden. Es war immer einfacher, eine neue Technik als unmöglich abzutun, als eine entsprechende Unkenntnis zuzugeben.

31 Alle Funktionsteile wurden einzeln im Versuch experimentell erprobt und die berechnete Wirkungs-weise nachgewiesen. ebenso wurde bei der Verbrauchsmenge verfahren, erst erfolgte die Berechnung, dann die Bestätigung durch den Versuch. Die durchgeführten Versuche sind kein Zufall, sondern jederzeit reproduzierbar.

32 Die mathematischen Berechnungen für die geänderte Wirkungsweise
halten jeglicher Überprüfung stand und belegen unumstößlich die höhere mechanische Leistungsabgabe. Der Wirkungsgrad liegt nicht über 1. Der Energieerhaltungssatz wird nicht verletzt.

33 Schutz der Erfindung Sicherlich haben Sie Verständnis dafür, dass wir über die Funktionsweise des Geräts Stillschweigen wahren und aus patentschutzrechtlichen Gründen nicht aus der Hand geben. Für Verhandlungsgespräche betreffend eines Verkaufs sind wir jederzeit bereit.

34 Danke für Ihre Aufmerksamkeit. Die Präsentation ist damit beendet.