2. überarbeitete Auflage 2016:
In dieser Abhandlung wird der Weg von den Wasserrädern bis zu den modernen Turbinen nachgezeichnet, wobei nicht nur auf die Sonderbauformen der Hauptturbinenarten eingegangen wird, sondern auch auf die beeindruckende Zahl von Neuentwicklungen, die insbesondere für Kleinkraftwerke in den letzten Jahren entstanden sind.
Von der Antike über das Mittelalter bis in die frühe Neuzeit waren die Wasserräder die Hauptlieferanten mechanischer Energie zum Antrieb von Mühlen, Förderanlagen, Hämmern, Pumpen und vielen anderen Einrichtungen. Im 18. Jahrhundert befassten sich noch viele Techniker mit der Verbesserung von Wasserrädern. Diese konnten jedoch den steigenden Anforderungen nicht mehr genügen: Ihre Leistungen und Drehzahlen waren zu gering. Daher stieg der Druck auf die Techniker, leistungsstärkere Maschinen zur Ausnutzung von Wasserkräften zu entwickeln.
Der Begriff Turbine (vom lat. Wort „turbo“ für „Kreisel“ abgeleitet) geht auf den Franzosen Claude Burdin zurück, der ihn 1822 erstmals verwendete. In Frankreich wurde damals ein Preis für die Entwicklung leistungsfähiger „Turbinen“ ausgesetzt. Ein Schüler von Burdin, Benolt Fourneyron (1802-1867) holte sich diesen Preis.
Er baute um das Jahr 1835 in St. Blasien im Schwarzwald eine Turbine von 30 KW Leistung bei einer Höhendifferenz von 108 Metern ein. St. Blasien wurde ein „Wallfahrtsort“ der Techniker und Fourneyron ein berühmter Mann.
Viele Techniker befassten sich seither mit der möglichst effizienten Nutzung der Wasserkraft und zahlreiche Erfindungen waren das Ergebnis ihrer Bemühungen. Die Krönung erfuhr die Entwicklungsreihe durch die Erfindungen der Francisturbine und der Peltonturbine im 19. Jahrhundert und der Kaplanturbine im 20. Jahrhundert. Diese drei Turbinenarten decken erfolgreich bis zum heutigen Tage den Hauptanteil der Wasserkraftnutzung ab.
Inhaltsverzeichnis
- 1. Einleitung
- 2. Die Wasserkraftnutzung bis zur Kaplanturbine
- 2.1 Wasser und Mythologie
- 2.2 Vom Wasserrad zu den ersten Turbinen
- 2.3 Die Geburt der ersten Wasserturbine
- 2.4 James Francis (1815-1892)
- 2.5 Lester Pelton (1829-1908)
- 2.6 Die ersten Turbinen mit drehbaren Laufschaufeln
- 2.7 Pioniere der Wasserkrafttechnik
- 2.8 Exkurs: Der Traum eines Wiener Hauslehrers
- 3. Viktor Kaplan
- 3.1 Tabellarische Übersicht über seinen Lebenslauf
- 3.2 Vorfahren
- 3.3 Ergänzung zum tabellarischen Lebenslauf
- 3.4 Stand der Wasserkraft-Technik am Beginn des 20. Jahrhunderts und der Weg zur Kaplanturbine
- 3.5 Exkurs: Die spezifische Drehzahl
- 3.6 Die erste Kaplanturbine im praktischen Einsatz
- 3.7 Patentstreitigkeiten, Kavitation und endgültiger Durchbruch
- 3.8 Erinnerungsorte
- 3.8.1 Das Kaplandenkmal in Velm, Niederösterreich
- 3.8.2 Der blaue Tausender
- 3.8.3 Das Kaplan-Mausoleum in Unterach, Oberösterreich
- 3.8.4 Der Kaplan-Themenweg in Unterach
- 4. Historische Kraftwerke
- 4.1 Das erste Unterwasserkraftwerk, USA 1907
- 4.2 Das erste Unterwasserkraftwerk in Deutschland 1936
- 5. Neuere Bauarten von Flusskraftwerken
- 6. Sonderformen von Kaplan- und Propellerturbinen
- 6.1 Die Deriazturbine (Diagonalturbine)
- 6.2 Kaplanturbine, System Reiffenstein
- 6.3 Rohrturbine oder Horizontalturbine
- 6.4 PIT-Turbine
- 6.5 S-Turbine
- 6.6 Getriebe-Rohrturbine
- 6.7 Straflo-Turbine
- 7. Neuere Entwicklungen, eine Auswahl
- 7.1 Matrix-Systeme und die Strafloturbine
- 7.2 Die Lamellenturbine
- 7.3 Die Wasserkraftschnecke
- 7.4 Die Steffturbine
- 7.5 Das KataMax-System
- 7.6 Die DIVE-Turbine
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die vorliegende Abhandlung verfolgt das Ziel, die Entwicklung der Wasserkraftnutzung von den traditionellen Wasserrädern bis hin zu modernen Turbinentechnologien nachzuzeichnen. Der Fokus liegt auf den wichtigsten Meilensteinen und den innovativen Entwicklungen, die die Effizienz und Leistungsfähigkeit der Wasserkraftnutzung stetig verbessert haben.
- Entwicklung der Wasserkraftnutzung von Wasserrädern zu Turbinen
- Schlüsselpersonen und ihre Beiträge zur Turbinentechnologie
- Wichtige Erfindungen und deren Einfluss auf die Wasserkraftnutzung
- Entwicklung verschiedener Turbinentypen (Francis, Pelton, Kaplan und Sonderformen)
- Neuere Entwicklungen in der Wasserkrafttechnik
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Die Einleitung beschreibt die historische Bedeutung der Wasserräder als primäre Energiequelle bis ins 18. Jahrhundert und den anschließenden Bedarf an leistungsstärkeren Maschinen zur Wasserkraftnutzung. Sie führt den Begriff "Turbine" ein und erwähnt die frühen Erfolge von Fourneyron, der mit seiner Turbinenentwicklung einen wichtigen Meilenstein setzte. Die Einleitung betont die Bedeutung der Francis-, Pelton- und Kaplanturbine und kündigt die detaillierte Darstellung des Weges von den Wasserrädern zu modernen Turbinen an, einschließlich der Betrachtung von Sonderbauformen und Neuentwicklungen, insbesondere für Kleinkraftwerke.
2. Die Wasserkraftnutzung bis zur Kaplanturbine: Dieses Kapitel bietet einen umfassenden Überblick über die Entwicklung der Wasserkraftnutzung vor der Erfindung der Kaplanturbine. Es beginnt mit der Rolle des Wassers in der Mythologie und verfolgt den technologischen Fortschritt vom einfachen Wasserrad bis hin zu den ersten Turbinen. Es beleuchtet die Beiträge bedeutender Persönlichkeiten wie James Francis und Lester Pelton und deren Einfluss auf die Weiterentwicklung der Turbinentechnologie. Das Kapitel skizziert die Herausforderungen und Erfolge bei der Entwicklung von Turbinen mit drehbaren Laufschaufeln und würdigt die Pioniere der Wasserkrafttechnik, deren Erfindungen den Weg für spätere Innovationen ebneten.
3. Viktor Kaplan: Dieses Kapitel konzentriert sich auf das Leben und Werk von Viktor Kaplan, dem Erfinder der Kaplanturbine. Es bietet einen detaillierten Einblick in Kaplans Lebenslauf, seine Vorfahren und den Stand der Wasserkrafttechnik zu Beginn des 20. Jahrhunderts. Der Text beschreibt den Weg zur Entwicklung der Kaplanturbine, inklusive der Herausforderungen, die Kaplan meistern musste. Die Diskussion über Patentstreitigkeiten, Kavitation und den endgültigen Durchbruch der Kaplanturbine bildet einen zentralen Aspekt. Schließlich werden verschiedene Erinnerungsorte an Viktor Kaplan vorgestellt, die seine Bedeutung für die Wasserkrafttechnik verdeutlichen.
4. Historische Kraftwerke: Dieses Kapitel präsentiert Beispiele historischer Kraftwerke, die die Entwicklung und den Einsatz der neuen Turbinentechnologien veranschaulichen. Es beleuchtet das erste Unterwasserkraftwerk in den USA (1907) und in Deutschland (1936), analysiert deren Konstruktionsmerkmale und hebt die Bedeutung dieser frühen Anlagen für die Entwicklung der Wasserkraftnutzung hervor. Der Vergleich der beiden Kraftwerke zeigt die technologischen Fortschritte und die geographischen Unterschiede der frühen Entwicklungsphase.
5. Neuere Bauarten von Flusskraftwerken: Dieser Abschnitt gibt einen Überblick über die modernen Entwicklungen im Bau von Flusskraftwerken. Er präsentiert die neuesten Technologien und Konstruktionsmethoden, die zu einer effizienteren und nachhaltigeren Energiegewinnung beitragen. Der Fokus liegt auf den innovativen Ansätzen zur Optimierung der Energieerzeugung und zur Minimierung der Umweltauswirkungen.
6. Sonderformen von Kaplan- und Propellerturbinen: Dieses Kapitel widmet sich verschiedenen Sonderformen von Kaplan- und Propellerturbinen. Es beschreibt detailliert die Deriazturbine, die Kaplanturbine (System Reiffenstein), die Rohrturbine, die PIT-Turbine, die S-Turbine, die Getriebe-Rohrturbine und die Straflo-Turbine. Es werden die jeweiligen Konstruktionsprinzipien, Vorteile und Nachteile der einzelnen Turbinentypen erläutert und deren Einsatzmöglichkeiten im Kontext der Wasserkraftnutzung diskutiert.
Schlüsselwörter
Wasserkraft, Turbine, Wasserräder, Kaplanturbine, Francisturbine, Peltonturbine, Viktor Kaplan, Wasserkraftnutzung, Energiegewinnung, Kleinkraftwerke, Turbinentechnologie, Innovation, Geschichte der Technik.
Häufig gestellte Fragen (FAQ) zur Abhandlung "Die Entwicklung der Wasserkraftnutzung bis zur Kaplanturbine und darüber hinaus"
Was ist der Hauptfokus dieser Abhandlung?
Die Abhandlung zeichnet die Entwicklung der Wasserkraftnutzung von traditionellen Wasserrädern bis hin zu modernen Turbinentechnologien nach. Der Schwerpunkt liegt auf wichtigen Meilensteinen und innovativen Entwicklungen, die die Effizienz und Leistungsfähigkeit der Wasserkraftnutzung verbessert haben. Besondere Aufmerksamkeit wird der Kaplanturbine und ihrem Erfinder Viktor Kaplan gewidmet.
Welche Themen werden in der Abhandlung behandelt?
Die Abhandlung umfasst die Entwicklung der Wasserkraftnutzung von Wasserrädern zu Turbinen, die Beiträge wichtiger Persönlichkeiten wie James Francis und Lester Pelton, wichtige Erfindungen und deren Einfluss, verschiedene Turbinentypen (Francis, Pelton, Kaplan und Sonderformen) sowie neuere Entwicklungen in der Wasserkrafttechnik. Sie beinhaltet auch einen historischen Überblick über Kraftwerke und diverse Sonderformen von Turbinen.
Wer war Viktor Kaplan und welche Bedeutung hat er?
Viktor Kaplan war der Erfinder der Kaplanturbine. Die Abhandlung widmet ihm ein eigenes Kapitel, welches seinen Lebenslauf, seine Vorfahren, den Stand der Technik zu seiner Zeit und den Entwicklungsprozess der Kaplanturbine detailliert beschreibt. Es werden auch Patentstreitigkeiten, Kavitation und der Durchbruch der Kaplanturbine behandelt.
Welche Arten von Turbinen werden behandelt?
Die Abhandlung behandelt verschiedene Turbinentypen, darunter die Francis-, Pelton- und Kaplanturbine. Zusätzlich werden diverse Sonderformen von Kaplan- und Propellerturbinen im Detail erläutert, wie die Deriazturbine, die Kaplanturbine (System Reiffenstein), die Rohrturbine, die PIT-Turbine, die S-Turbine, die Getriebe-Rohrturbine und die Straflo-Turbine. Auch neuere Entwicklungen wie die Matrix-Systeme, Lamellenturbine, Wasserkraftschnecke, Steffturbine, KataMax-System und DIVE-Turbine werden erwähnt.
Welche historischen Kraftwerke werden vorgestellt?
Die Abhandlung präsentiert Beispiele historischer Kraftwerke, darunter das erste Unterwasserkraftwerk in den USA (1907) und in Deutschland (1936). Diese Beispiele veranschaulichen die Entwicklung und den Einsatz neuer Turbinentechnologien.
Gibt es Informationen über neuere Entwicklungen in der Wasserkrafttechnik?
Ja, die Abhandlung enthält einen Abschnitt über neuere Bauarten von Flusskraftwerken und ein Kapitel über neuere Entwicklungen in der Wasserkrafttechnik, die zu einer effizienteren und nachhaltigeren Energiegewinnung beitragen.
Welche Schlüsselwörter beschreiben den Inhalt der Abhandlung?
Schlüsselwörter sind: Wasserkraft, Turbine, Wasserräder, Kaplanturbine, Francisturbine, Peltonturbine, Viktor Kaplan, Wasserkraftnutzung, Energiegewinnung, Kleinkraftwerke, Turbinentechnologie, Innovation, Geschichte der Technik.
Wo finde ich weitere Informationen zu den beschriebenen Turbinentypen?
Die Abhandlung bietet eine umfassende Übersicht über die beschriebenen Turbinentypen. Für detailliertere Informationen zu einzelnen Turbinen empfehlen wir weiterführende Literatur zur Turbinentechnik und Wasserkraft.
Für wen ist diese Abhandlung gedacht?
Diese Abhandlung richtet sich an Personen, die sich für die Geschichte und Entwicklung der Wasserkrafttechnik interessieren, insbesondere für Studenten und Wissenschaftler im Bereich der Energietechnik und Geschichte der Technik.
Wie ist die Abhandlung strukturiert?
Die Abhandlung beinhaltet ein Inhaltsverzeichnis, eine Einleitung, Kapitelzusammenfassungen, Zielsetzung und Themenschwerpunkte sowie eine Liste mit Schlüsselwörtern. Die einzelnen Kapitel behandeln verschiedene Aspekte der Wasserkraftnutzung, beginnend mit den frühen Wasserrädern bis hin zu modernen Turbinentechnologien.
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- Mag.phil. Dr. phil. Martin Gschwandtner (Author), 2016, Die Wasserkraftnutzung im Wandel der Zeit, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/282027
