Wasserkraftturbinen

Francis-Turbine
Die Francis-Turbine eignet sich auf Grund ihres weiten Fallhöhenbereichs von wenigen Metern bis zu Höhen von 700 m als Allzweckwasserkraftturbine. Sie zeichnet sich durch ihre Vielseitigkeit aus, da sie bereits in Kleinanlagen mit weniger als 100 kW arbeitet aber auch in Großanlagen mit 800 MW. Das Laufrad hat mehrfach gekrümmte Schaufeln, in denen das radial zuströmende Wasser umgelenkt wird, so daß es axial abströmt. Die Druckumsetzung findet vollständig im Laufrad statt. Die Schaufeln des Rades sind so ausgebildet, dass das in Rotationsrichtung durch den Leitapparat in das Laufrad drallförmig schießende Wasser aus dem Laufrad nahezu drallfrei abströmt und in das Saugrohr gelangt, in dem eine weiter Verzögerung der Strömung stattfindet. Die Leistung wird bei der Francis-Turbine durch die Verstellung der jalousieartig angeordneten Leitschaufeln geregelt, mit denen der Wasserstrom verändert werden kann.
Kaplan-Turbine

Die Kaplan-Turbine eignet sich besonders gut für die Nutzung relativ geringer Fallhöhen von etwa 2 bis 20 m. Das Laufrad einer Kaplan-Turbine ähnelt in seinem Aussehen einem Schiffspropeller, wobei die Flügel des Propellers jedoch verstellbar sind. Bei geringem Wasserdurchfluß stehen sie quer zur Strömung, bei großem Wasserdurchfluß geben sie einen großen Querschnitt frei. Die Leitschaufeln des Leitapparates sind in einem Kreisring angeordnet und lassen sich jalousieartig bewegen. Mit diesem verstellbaren Leitapparat läßt sich der Wasserstrom verändern. Da die Kaplan-Turbine über zwei verstellbare Vorrichtungen verfügt, spricht man auch von einer doppeltregulierbaren Turbine. Durch die Regulierung des Laufrades und des Leitapparates hat die Kaplanturbine über einen weiten Bereich einen gleichbleibend guten Wirkungsgrad.

 Pelton-Turbine
Die Pelton- oder Freistrahl-Turbine eignet sich besonders für die Nutzung hoher Fallhöhen von über 800 m bis hin zu 1.800 m. Das Wasser strömt aus einer oder mehreren Düsen auf ein becherförmiges Laufrad welches sich in Luft dreht. Durch die Steuerung der Düsen kann der Wasserstrom der Peltron-Turbine geregelt werden.


Francis-, Kaplan- und Pelton-Turbinen können sowohl mit horizontaler oder vertikaler Welle eingebaut werden. Bei den Francis-Turbinen kennt man auch Maschinensätze wo mehrere Laufräder auf einer gemeinsamen horizontalen Welle angeordnet sind, man spricht in diesen besonderen Fällen von Zwillingsmaschinen oder Zweikammer-Maschinen.

Durchströmturbine
Die Durchstömturbine eignet sich besonders gut für den Einsatz bei stark schwankenden Zuflüssen, da das Laufrad teils beaufschlagt werden kann. Durch den mehrzelligen Aufbau kann eine kleine Zelle kleine Wasserströme, die große Zelle mittlere Wasserströme und beide Zellen zusammen den vollen Wasserstrom effizient nutzen. Bei diesem Turbinentyp durchströmt das vom Leitapparat tangential zugeführte Wasser das zylindrische Laufrad von außen nach innen und nach Durchqueren des Radinneren von innen nach außen. Die Fallhöheneinsatzbereich erstreckt sich von 1 bis 200 m.
Wasserkraftschnecke
Die Wasserkraftschnecke ist keine Turbine im eigentlichen Sinne sondern den Wasserrädern zuzuordnen. In den letzten Jahren wurde sie verstärkt als Restwassermaschine bei Fallhöhen zwischen 1 und 8 m eingesetzt. Durch Schluckvermögen von bis zu 5.5 m³/s liegt ihr Anwendungsbereich jedoch über dem der klassischen Wasserräder.