Die Wasserräder als hydraulische Kraftmaschinen

Für die Nutzung des in Deutschland vorhandenen, auf 500 MW geschätzten Microhydro-Potentials mit niedrigen Fallhöhen werden heute gelegentlich wieder Wasserräder anstelle von Turbinen angewendet. Die Leistungsdaten und Kennkurven dieser Räder sind jedoch weitgehend unbekannt. Entwurf und Betrieb eines Wasserrades beruhen daher vor allem auf empirischen Formeln und Erfahrungswerten. Um die für eine effektive Stromerzeugung wichtigen Leistungsdaten der Wasserräder zu ermitteln, wurde als erster Schritt die heute weitgehend in Vergessenheit geratene Fachliteratur zu diesem Thema gesammelt und ausgewertet. Diese Analyse zeigt, dass Wasserräder für eine gegebene Wassermenge, Höhendifferenz und für ein bestimmtes Betriebsregime entworfen werden müssen. Auf diese Weise können Effizienzen bis 77 % (unterschlächtig) bzw. 85 % (oberschlächtig), für 0,2< Q/Qmax< 1,0 erreicht werden, d. h. kaum weniger als bei den modernsten Kaplanturbinen, bei 30 bis 70 % geringeren Kosten pro kW. Zur Nutzung kleiner Wasserkraftquellen mit niedrigen Fallhöhen bilden Wasserräder somit eine klare wirtschaftliche Alternative zu Turbinen.