Energetische Nutzung der Trinkwasserversorgung

Die hügelige oder gar gebirgige Landschaft der Schweiz hat zur Folge, dass die Trinkwasserversorgungen der Gemeinden und Kommunen oft verschiedene Druckstufen in ihrem Versorgungsgebiet zu unterhalten haben. Das Trinkwasser aus höher gelegenen Reservoirs oder Quellen wird üblicherweise durch Druckbrechschächten in die tieferen Reservoirs eingeleitet. Der Höhenunterschied kann 100 Meter um ein mehrfaches übersteigen und pro 100 Meter Fallhöhe entsteht ca. 10bar Druck welcher über eine Pelton-Turbine und einen nachgeschalteten Generator in elektrischen Strom umgewandelt und ins Netz des Elektrizitätswerks eingespeist werden kann. Die so gewonnene Energie ist umweltfreundlich und erneuerbar. Beim Betrieb werden weder Gewässer beeinträchtigt, noch Schadstoffe freigesetzt.

Pelton-Turbine

Die Aktionsturbine, erstmals von Leonardo da Vinci im Jahre 1519 vorgeschlagen und im 16. Jahrhundert in einfacher Form von Jakob de Strada gebaut, ist im Prinzip ein Löffelrad.

Im Jahre 1880 konstruierte der Ingenieur Lester Pelton aus den USA eine Aktions- oder Freistrahlturbine auf den kalifornischen Goldfeldern,die als Pelton-Turbine bekannt wurde. Lester Allen Pelton wurde 1829 in Ohio geboren, mit zwanzig Jahren verliess er seine Heimatstadt Vermillion und folgte dem grossen Goldrausch an die Westküste, wo er als Ingenieur in Camptonville in Kalifornien arbeitete und inwelchem er im Jahre 1908 starb.

Die Pelton-Turbine, eine teilbeaufschlagte ( nur an einem oder wenigen Punkten mit Wasser beaufschlagt ) Gleichdruckturbine, nutzte insbesondere die Energie des aus grosser Höhe fallenden Wassers ( 200 bis über 2000 Meter ) und erinnerte vom Aussehen sohwie vom physikalischen Prinzip her am ehesten an das klassische Stosswasserrrad.

Ein mit hoher Geschwindigkeit strömender Wasserstrahl wurde so auf die Turbine gerichtet, dass er die Schaufeln fast tangential trifft, um den Schock so gering wie möglich zu halten. Die Schaufelblätter sind in zwei Halbschalen (Becher) aufgespalten; vor dem Aufprallen auf die Löffel wird das Wasser durch Düsen geleitet um so die Geschwindigkeit des Strahls zu erhöhen.

Das in die Löffel einschiessende Wasser gibt unmittelbar beim Aufprall praktisch seine gesamte Energie an das Rad, erfährt eine Ablenkung um fast 180° und fliesst dann drucklos ab, (am Laufrad tritt kein Druckgefälle auf). Dabei wird die potentielle Energie des Wassers in der Düse restlos in kinetische Energie umgesetzt, die Schaufelrückseiten werden indes im Normalfall nicht vom Wasser berührt. Bei rascher Lastminderung oder vollständiger Entlastung werden Strahlablenker in die Wasserstrahlen eingeschwenkt, die einen Teilstrahl vom Laufrad ablenken und so rasche Leistungsminderungen bewirken.