Die schaufellose Die schaufellose WasserturbineWasserturbine

Ein Einblick in die zukünftige Ein Einblick in die zukünftige Energie- und Stromerzeugung Energie- und Stromerzeugung

Die Menschen nutzen die Die Menschen nutzen die Wasserkraft seit mehr als Wasserkraft seit mehr als

3000 Jahren 3000 Jahren

aber der technische Stand der aber der technische Stand der Wasserkraftnutzung wurde seit Wasserkraftnutzung wurde seit

über 100 Jahren nicht mehr über 100 Jahren nicht mehr wesentlich verbessert.wesentlich verbessert.

Heute aktueller StandHeute aktueller Standz.B. Walchenseekraftwerkz.B. Walchenseekraftwerk

Fallhöhe ungefähr 200 MeterFallhöhe ungefähr 200 Meter

Fallrohre leiten das StauwasserFallrohre leiten das Stauwasser

in das Turbinenhausin das Turbinenhaus

Hier sind die Turbinen installiert,Hier sind die Turbinen installiert,

in welchen die Bewegungs- und in welchen die Bewegungs- und Druckkraft des strömenden Druckkraft des strömenden

Wassers in eine Drehbewegung Wassers in eine Drehbewegung umgewandelt werden.umgewandelt werden.

z.B. mit Peltonturbinenz.B. mit Peltonturbinen

Verschiedene TurbinentypenVerschiedene Turbinentypen

Es kommen im Wasserkraftwerksbau Es kommen im Wasserkraftwerksbau heute verschieden Turbinentypen zur heute verschieden Turbinentypen zur Anwendung.Anwendung.

Allen gemein ist, dass irgendeine Form Allen gemein ist, dass irgendeine Form von Schaufel, Becher oder Flügel von Schaufel, Becher oder Flügel gegen gegen die eintretende Strömung wirkt.die eintretende Strömung wirkt.

Eine Kaplanturbine mit Eine Kaplanturbine mit verstellbaren Blätternverstellbaren Blättern

Die konventionelle TurbinenleistungDie konventionelle Turbinenleistung

Diese berechnet sich überschlägig nach Diese berechnet sich überschlägig nach der Formel:der Formel:

Q (m³/s) * h (Fallhöhe in Meter) * 7 - 8Q (m³/s) * h (Fallhöhe in Meter) * 7 - 8

Daher müssen Stauwerke hoch sein und Daher müssen Stauwerke hoch sein und ein möglichst großes Stauvolumen ein möglichst großes Stauvolumen aufweisen.aufweisen.

Mit bis zu 300 m hohen und 7,5 km langen StaumauernMit bis zu 300 m hohen und 7,5 km langen Staumauern

werden natürliche Wasserläufe zur Energiegewinnung werden natürliche Wasserläufe zur Energiegewinnung aufgestaut.aufgestaut.

Die heute angewandte Technik hat Die heute angewandte Technik hat wesentliche konstruktive Probleme:wesentliche konstruktive Probleme:

Das Triebwasser gibt Das Triebwasser gibt seine Bewegungsenergie seine Bewegungsenergie an den Schaufeln, an den Schaufeln, Propeller, oder Flügeln Propeller, oder Flügeln ab, wodurch sich die ab, wodurch sich die Strömung innerhalb des Strömung innerhalb des Geräts verlangsamt.Geräts verlangsamt.

Somit begrenzen die Schaufeln die Somit begrenzen die Schaufeln die erzielbare Leistungerzielbare Leistung

Unsere Wasserkraft- Unsere Wasserkraft- werke arbeiten nur werke arbeiten nur mit etwa 50% der mit etwa 50% der Einströmungs-Einströmungs-geschwindigkeit.geschwindigkeit.

Höhere Geschwindig-Höhere Geschwindig-keit verursacht keit verursacht höhere Widerstände = höhere Widerstände = weniger Leistungweniger Leistung

Alle Flügelräder sind Alle Flügelräder sind WiderstandsläuferWiderstandsläufer

Daher kann eine Daher kann eine bestimmte Drehzahl bestimmte Drehzahl nicht überschritten nicht überschritten werden.werden.

Widerstandsläufer Widerstandsläufer können niemals können niemals schneller als das schneller als das durchströmende durchströmende Wasser laufen.Wasser laufen.

Die bisherige Turbinenbautechnik Die bisherige Turbinenbautechnik begrenzt die Möglichkeiten der begrenzt die Möglichkeiten der

LeistungsverbesserungLeistungsverbesserungDie Kraft bzw. Leistung einer konventionellen Turbine Die Kraft bzw. Leistung einer konventionellen Turbine resultiert letztendlich nur aus dem Wasserdruck und der resultiert letztendlich nur aus dem Wasserdruck und der Strömungsgeschwindigkeit, welche das Hindernis, Strömungsgeschwindigkeit, welche das Hindernis, - die Schaufel -, beiseite bzw. anschiebt. - die Schaufel -, beiseite bzw. anschiebt.

Diese Arbeitsweise ist nahezu ausgereizt und kann Diese Arbeitsweise ist nahezu ausgereizt und kann kaum noch verbessert werden. Daher erfordert eine kaum noch verbessert werden. Daher erfordert eine höhere Abgabeleistungen eine Änderung der Arbeits-höhere Abgabeleistungen eine Änderung der Arbeits-weise der Turbine.weise der Turbine.

Um diese Verbesserung zu erzielen, war es zuerst Um diese Verbesserung zu erzielen, war es zuerst erforderlich, alles bisherige Wissen über Bord zu werfen erforderlich, alles bisherige Wissen über Bord zu werfen und die Energiefrage von Grund auf neu zu stellen.und die Energiefrage von Grund auf neu zu stellen.

Diese Grundfrage führte zu neuen Diese Grundfrage führte zu neuen ErkenntnissenErkenntnissen

Betrachtet man das bisherige Wirkprinzip Betrachtet man das bisherige Wirkprinzip herkömmlicher Schaufelmaschinen, wird klar, herkömmlicher Schaufelmaschinen, wird klar, warum die Schaufeln nur bis zu gewissen warum die Schaufeln nur bis zu gewissen Drehzahlen ihrer vorgesehen Funktion Drehzahlen ihrer vorgesehen Funktion entsprechen. Bei höheren Drehzahlen kehrt sich entsprechen. Bei höheren Drehzahlen kehrt sich die Wirkungsweise jedoch um.die Wirkungsweise jedoch um.

So entstand die Idee der schaufellosen Turbine.So entstand die Idee der schaufellosen Turbine.

Die ersten LeistungsberechnungenDie ersten Leistungsberechnungen

Nachdem eine Funktionstheorie aufgestellt war, und die Nachdem eine Funktionstheorie aufgestellt war, und die Abgabeleistung berechnet werden sollte, erwies sich die Abgabeleistung berechnet werden sollte, erwies sich die WasserkraftwerkformelWasserkraftwerkformel

P = P = ηηT * m * g * hT * m * g * h

als unzureichend.als unzureichend.

Diese Formel ist ausschließlich für Schaufelmaschinen Diese Formel ist ausschließlich für Schaufelmaschinen gültig. gültig.

Die geänderte Wirkungsweise Die geänderte Wirkungsweise erforderte eine neue erforderte eine neue

Berechnungsgrundlage. Berechnungsgrundlage.

Erst nachdem die neue Wirkungsweise Erst nachdem die neue Wirkungsweise klar definiert wurde, war es möglich, die klar definiert wurde, war es möglich, die Leistungsabgabe richtig zu berechnen. Leistungsabgabe richtig zu berechnen.

Diese Berechnung erfolgt nicht mehr auf Diese Berechnung erfolgt nicht mehr auf den bisherigen Grundlagen von Masse, den bisherigen Grundlagen von Masse, Fallhöhe und Erdbeschleunigung. Fallhöhe und Erdbeschleunigung.

Eine Addition der KräfteEine Addition der Kräfte

Im neuen Gerät addieren sich mehrere Im neuen Gerät addieren sich mehrere Einzelkräfte zu einer Gesamtkraft.Einzelkräfte zu einer Gesamtkraft.

Dadurch wird eine wesentliche Leistungs-Dadurch wird eine wesentliche Leistungs-steigerung erzielt. Die bisher berechnete steigerung erzielt. Die bisher berechnete mechanische Abgabeleistung erhöht sich mechanische Abgabeleistung erhöht sich im Vergleich zur konventionellen Maschine im Vergleich zur konventionellen Maschine ca. um das 2,8-fache.ca. um das 2,8-fache.

Jeder Kraftwerkstechniker ist heute Jeder Kraftwerkstechniker ist heute mit so einer Vorstellung überfordertmit so einer Vorstellung überfordert

100 Jahre lang haben alle Wasserkraft-100 Jahre lang haben alle Wasserkraft-betreiber Ihr Wissen und Ihre Technik betreiber Ihr Wissen und Ihre Technik nicht mehr hinterfragt.nicht mehr hinterfragt.

Anstatt selbst zu denken, oder diese neue Anstatt selbst zu denken, oder diese neue Möglichkeiten in Betracht zu ziehen, wird Möglichkeiten in Betracht zu ziehen, wird bereits die Machbarkeit bezweifelt, oder bereits die Machbarkeit bezweifelt, oder Messfehler oder der gute, alte Messfehler oder der gute, alte Energieerhaltungssatz vorgeschoben.Energieerhaltungssatz vorgeschoben.

Der Leiter der Erzeugung EnBW:Der Leiter der Erzeugung EnBW:

Die von Ihnen mitgeschickte Präsentation gibt kaum Indikation über die Konstruktion Die von Ihnen mitgeschickte Präsentation gibt kaum Indikation über die Konstruktion der neuen Maschine, oder über die Aufstellung des gelungenen Versuchs. Auf Basis der neuen Maschine, oder über die Aufstellung des gelungenen Versuchs. Auf Basis eines indirekten Vergleichs kann man jedoch feststellen, dass diese neue Maschine eines indirekten Vergleichs kann man jedoch feststellen, dass diese neue Maschine nicht in der vorgestellten Form funktionieren kann, weil sie den Energieerhaltungssatz nicht in der vorgestellten Form funktionieren kann, weil sie den Energieerhaltungssatz verletzt:verletzt:

  Es wird angegeben, dass die neue Maschine 280% mehr als eine konventionelle Es wird angegeben, dass die neue Maschine 280% mehr als eine konventionelle leistet. Die Leistung einer konventionellen Maschine wird durch folgende Gleichung leistet. Die Leistung einer konventionellen Maschine wird durch folgende Gleichung berechnet:berechnet:

  P = P = ηηT * m * g * hT * m * g * h

  Wobei P die Leistung, Wobei P die Leistung, ηΤ ηΤ der Wirkungsgrad, m der Massenstrom, g die der Wirkungsgrad, m der Massenstrom, g die Erdbeschleunigung und h die Fallhöhe. Der Wirkungsgrad einer eher alten Maschine Erdbeschleunigung und h die Fallhöhe. Der Wirkungsgrad einer eher alten Maschine beträgt 80% - neue schaffen mehr als 90%. beträgt 80% - neue schaffen mehr als 90%. D.h. eine Verbesserung von 280% ist gar D.h. eine Verbesserung von 280% ist gar nicht möglich, da sonst mehr Energie in Strom umgewandelt worden wäre, als die zur nicht möglich, da sonst mehr Energie in Strom umgewandelt worden wäre, als die zur Verfügung stehende Fallhöhe.Verfügung stehende Fallhöhe.

  Auf Basis der übermittelten Unterlagen vermuten wir entweder eine falsche Auf Basis der übermittelten Unterlagen vermuten wir entweder eine falsche Berechnung der Leistung, oder eine falsche Messung der Betriebsergebnisse.Berechnung der Leistung, oder eine falsche Messung der Betriebsergebnisse.

Dieser Mann hat es erkannt!Dieser Mann hat es erkannt!

… … D.h. eine Verbesserung von 280% ist gar D.h. eine Verbesserung von 280% ist gar nicht möglich, da sonst mehr Energie in Strom nicht möglich, da sonst mehr Energie in Strom umgewandelt worden wäre, als die zur umgewandelt worden wäre, als die zur Verfügung stehende Fallhöhe.Verfügung stehende Fallhöhe.

Genau das, was dieser Dr.-Ing. für unmöglich Genau das, was dieser Dr.-Ing. für unmöglich hält, entspricht der tatsächlichen Wirkungsweise hält, entspricht der tatsächlichen Wirkungsweise beim Betrieb des neuen Geräts.beim Betrieb des neuen Geräts.

Übrigens, der Werbeslogan der EnBW lautet:Übrigens, der Werbeslogan der EnBW lautet:„„Auf geht’s: Gemeinsam Energie neu denken“ …Auf geht’s: Gemeinsam Energie neu denken“ …

Sehr verehrte KritikerSehr verehrte Kritiker

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

Einige Beispiele:Einige Beispiele:

Georg Simon OhmGeorg Simon Ohm

hat ohne Doktorabschluss die Grundlagen hat ohne Doktorabschluss die Grundlagen der Widerstandberechnungen geschaffen.der Widerstandberechnungen geschaffen.

Weniger bekannt ist, dass auch die Weniger bekannt ist, dass auch die Tonschwingungslehre auf Ihn zurückgeht.Tonschwingungslehre auf Ihn zurückgeht.

Léon Foucault Léon Foucault

Ohne Universitätsstudium widmete er sich der Ohne Universitätsstudium widmete er sich der Physik und eignete sich autodidaktisch Physik und eignete sich autodidaktisch umfassende Kenntnisse und Fähigkeiten an. umfassende Kenntnisse und Fähigkeiten an.

Das nach ihm benannte Foucaultsche Pendel Das nach ihm benannte Foucaultsche Pendel schwingt noch heute in verschiedenen schwingt noch heute in verschiedenen naturwissenschaftlichen Museen. naturwissenschaftlichen Museen.

Weiterhin berechnete er die Lichtgeschwindigkeit.Weiterhin berechnete er die Lichtgeschwindigkeit.

André-Marie Ampère André-Marie Ampère

Er las als Jugendlicher die 35 Bände der Er las als Jugendlicher die 35 Bände der damals verfügbaren Enzyklopädie, die das damals verfügbaren Enzyklopädie, die das gesamte damalige Wissen widerspiegelte.gesamte damalige Wissen widerspiegelte.

Später erklärte André-Marie Ampère den Später erklärte André-Marie Ampère den Begriff der elektrischen Spannung und des Begriff der elektrischen Spannung und des elektrischen Stromes und setzte die elektrischen Stromes und setzte die Stromrichtung fest. Stromrichtung fest.

… … um nur einige zu nennen.um nur einige zu nennen.

Um 1895 vertrat die wissenschaftliche Autorität Um 1895 vertrat die wissenschaftliche Autorität die Meinung, dass nichts fliegen könnte, was die Meinung, dass nichts fliegen könnte, was schwerer als Luft ist. Nur 8 Jahre später erfolgte schwerer als Luft ist. Nur 8 Jahre später erfolgte der erste Motorflug der Gebrüder Wright …der erste Motorflug der Gebrüder Wright …

Man hat auch einem Rudolf Diesel gesagt, dass Man hat auch einem Rudolf Diesel gesagt, dass seine Idee eines selbstzündenden Motors seine Idee eines selbstzündenden Motors aufgrund der hohen Drücke nicht zu realisieren aufgrund der hohen Drücke nicht zu realisieren wäre.wäre.

Heute wissen wir es besser…Heute wissen wir es besser…

und lächeln darüber, wie furchtbar falsch die und lächeln darüber, wie furchtbar falsch die damalige Fachwelt gelegen hat.damalige Fachwelt gelegen hat.

Die vorliegenden Antworten heutiger Führungs-Die vorliegenden Antworten heutiger Führungs-kräfte begründen sich genau wie damals auf den kräfte begründen sich genau wie damals auf den Wissensstand des Betreffenden. Wissensstand des Betreffenden.

Es war immer einfacher, eine neue Technik als Es war immer einfacher, eine neue Technik als unmöglich abzutun, als eine entsprechende unmöglich abzutun, als eine entsprechende Unkenntnis zuzugeben.Unkenntnis zuzugeben.

Alle FunktionsteileAlle Funktionsteile

wurden einzeln im Versuch experimentell wurden einzeln im Versuch experimentell erprobt und die berechnete Wirkungs-erprobt und die berechnete Wirkungs-weise nachgewiesen.weise nachgewiesen.

ebenso wurde bei der Verbrauchsmenge ebenso wurde bei der Verbrauchsmenge verfahren, erst erfolgte die Berechnung, verfahren, erst erfolgte die Berechnung, dann die Bestätigung durch den Versuch.dann die Bestätigung durch den Versuch.

Die durchgeführten Versuche sind kein Die durchgeführten Versuche sind kein Zufall, sondern jederzeit reproduzierbar.Zufall, sondern jederzeit reproduzierbar.

Die mathematischen Die mathematischen Berechnungen für die geänderte Berechnungen für die geänderte

WirkungsweiseWirkungsweise

halten jeglicher Überprüfung stand und halten jeglicher Überprüfung stand und belegen unumstößlich die höhere belegen unumstößlich die höhere mechanische Leistungsabgabe.mechanische Leistungsabgabe.

Der Wirkungsgrad liegt nicht über 1.Der Wirkungsgrad liegt nicht über 1.

Der Energieerhaltungssatz wird nicht Der Energieerhaltungssatz wird nicht verletzt.verletzt.

Schutz der ErfindungSchutz der Erfindung

Sicherlich haben Sie Verständnis dafür, Sicherlich haben Sie Verständnis dafür, dass wir über die Funktionsweise des dass wir über die Funktionsweise des Geräts Stillschweigen wahren und aus Geräts Stillschweigen wahren und aus patentschutzrechtlichen Gründen nicht patentschutzrechtlichen Gründen nicht aus der Hand geben.aus der Hand geben.

Für Verhandlungsgespräche betreffend Für Verhandlungsgespräche betreffend eines Verkaufs sind wir jederzeit bereit.eines Verkaufs sind wir jederzeit bereit.

Danke für Ihre Aufmerksamkeit.Danke für Ihre Aufmerksamkeit.

Die Präsentation ist damit beendet.Die Präsentation ist damit beendet.