Pelton-Turbine
[[bild:Peltonturbine-1.jpg|right|thumb|220px|Pelton-Turbine im ]]
Die Pelton-Turbine ist eine so genannte Freistrahlturbine für Wasserkraftwerke. Sie wurde im Jahr 1879 von dem amerikanischen Ingenieur Lester Pelton konstruiert (Patent 1880).
Dieser Turbinentyp nutzt die Bewegungsenergie (kinetische Energie) des Wassers.
Pelton nutzte für die Konstruktion seiner Turbine das von dem deutschen Arzt und Physiker Johann Andreas von Segner wieder entdeckte Reaktionsprinzip, welcher darauf basierend im Jahre 1750 das erste Reaktionswasserrad (Segnersches Wasserrad) gebaut hatte. Vor dieser Zeit wurde das Prinzip der Freistrahlturbine in horizontalen Wasserrädern aus Holz verwirklicht, allerdings mit geringem Wirkungsgrad.
Funktionsweise
Bei der Pelton-Turbine strömt das Wasser in einem Strahl mit sehr hoher Geschwindigkeit aus einer oder mehreren Düsen auf die Schaufeln des Laufrades. Vor der Düse (in Strömungsrichtung gesehen) herrscht ein hoher Druck (bis 200bar), im Strahl selbst herrscht normaler Atmosphärendruck. Die potentielle Energie wird in der Düse vollständig in kinetische Energie umgewandelt, am Laufrad selbst ändert sich der Druck nicht mehr. Die Pelton-Turbine ist daher eine Gleichdruckturbine.
Jedes der bis zu 40 Schaufelblätter ist in zwei Halbschaufeln geteilt, so genannte Becher. In der Mitte dieser Halbschaufeln trifft der Wasserstrahl aus den Düsen tangential auf und die Energie wird durch Impulsaustausch auf die Becher übertragen. Die Becher haben die Funktion, das Wasser in die entgegengesetze Richtung umzuleiten, damit die kinetische Energie besser ausgenutzt werden kann. Dies war die Innovation von Pelton.
Bei einer Fallhöhe von 1000 Metern kann der Wasserstrahl dabei eine Geschwindigkeit von nahezu 500 km/h erreichen. Die Pelton-Turbine verbraucht je nach Bauart und Fallhöhe zwischen 20 und 8000 Liter Wasser pro Sekunde. Sie hat eine sehr hohe Drehzahl: bis 3000 Umdrehungen pro Minute. Ihr Wirkungsgrad liegt zwischen 85% und 90%, wobei sie, auch wenn sie nicht unter Volllast läuft, noch gute Leistungen erbringt.
Einsatzbereiche
Sie wird auf Grund ihrer Charakteristika vorwiegend in Wasserkraftwerken mit sehr hohen Fallhöhen (bis 2000 m) bei vergleichsweise geringen Wassermengen, insbesondere in Pumpspeicherkraftwerken und Speicherkraftwerken im Hochgebirge eingesetzt.
Der größte Nachteil ist die Erosionsanfälligkeit der Pelton Turbine, wenn im Gebirge das Wasser einen hohen Anteil an Schwemmpartikeln (Sand, usw.) hat.
Weblinks
- Grundsätzliche bebilderte Information zu Pelton-Turbinen
- Beispielhafte Anlage einer Pelton-Turbine der FH Friedberg, FB Maschinenbau
- eLexikon: Pelton-Turbine