Welchen Wirkungsgrad haben Wasserkraftwerke und welche Energie wandeln sie um?

5 Antworten

Zur Energieumwandlung:

kinetische Energie steht am Anfang nur bei unterschlächtigen Wasserrädern zur Verfügung. Das sind die klassischen Wassermühlen.

Bei Pumpspeicherwerken, Stauseen und oberschlächtigen Wasserrädern fängt es mit der potentiellen Energie an. Z.B. ein Turbinenkraftwerk an einem Stausee:

1. pot. Energie: lässt sich über die Differenz zwischen Höhe der Turbine und Höhe des Wasserspiegels im Stausee berechnen.

2. Über eine Druckleitung wird das Wasser zur Turbine geführt. Dort wird die potentielle Energie. die als hydrostatischer Druck bemerkbar wird, in kinetische Energie umgewandelt. Dazu ist der Wassereinlauf der Turbine als Düse ausgeführt, um den Druck in Geschwindigkeit umzuwandeln.

3. Das Wasser strömt mit hoher Geschwindigkeit an den Turbinenschaufeln (Tragflächeneffekt) vorbei und bringt dadurch den Rotor der Turbine zum rotieren.

4. Dadurch wird die Energie des Wassers in Wellenarbeit umgewandelt. Die Wellenarbeit wird über die Kupplung zwischen Turbine und Generator auf die Generatorwelle übertragen, wodurch sich der der Rotor des Generators in Bewegung setzt.

5. Durch den drehenden Generator wird elektrische Energie erzeugt, die ins Netz geleitet wird und zum Verbraucher gelangt.

Zum Wirkungsgrad:

das muss man andersrum betrachten, also nicht warum sind es 90% sondern wo bleiben die verlorenen 10% Verlustleistung:

- durch die innere Reibung des Wassers infolge von Turbulenzen

- durch die Reibung des Wassers an den Rohr/Gehäusewänden bzw. an den Oberflächen der Turbinenschaufeln

- durch mechanische Reibung in den Lagern der Turbine und des Generators

- durch Strömungsverluste an den Turbinenschaufeln

- durch die Erwärmung der Generatorwindungen

Bei einem Dampfkraftwerk ist die Verlustleistung deswegen deutlich höher, da die chemische Energie zunächst in Wärme umgewandelt werden muss und jede Erzeugung von Wärme bringt große Wärmeverluste mit sich (siehe 2. Hauptsatz der Thermodynamik bzw. Carnot-Faktor). Die Verluste des Wasserkraftwerkes treten ebenfalls auf, aber es kommen die Verlust durch die Abwärme dazu. Damit hat das WKW keine Probleme, da da alles bei Umgebungstemperatur passiert und daher kaum Abwärme auftritt.

Sehr schöne und ausführliche Antwort. Nur eine kleine Ergänzung zum 1. Satz: Kin. Energie ... auch bei Laufwasser- (Fluss-) Kraftwerken.

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Da diese Kraftwerke eigenverbrauch an Strom haben fällt der Wirkungsgrad. Die Mechanik der Turbinen und andere Sachen brauchen Energie, beheizung Wehr bei Frost usw.  Je nach Baujahr der Turbine haben sie Entwicklungsbedingt Unterschiede im Wirkungsgrad, auch das Gefälle spielt eine große Rolle 

Wikipedia: 'Wasserkraftwerk' Abschnitt 2. Leistung: zB

Der gesamte Wirkungsgrad η ergibt sich aus dem Produkt der einzelnen Wirkungsgrade des Zulaufs, der Wasserturbine, des Getriebes, des elektrischen Generators und des Maschinentransformators. usw.

Auch Wiki macht Fehler. Es handelt sich hier um die ADDITION, nicht Produkt!

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Mit den Wirkungsgraden 0,9 und 0,8 und 0,7 und 0,6 wäre dann der gesamte Wirkungsgrad 3, und es käme 3 mal mehr Energie heraus, als herein.

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