Entwicklung einer Kaplan-Rohrturbine für den Einsatz in Kleinwasserkraftanlagen : Teil I: Strömungstechnische Auslegung und Simulation

Kleinwasserkraftwerken mit Leistungen im Kilowatt-Bereich bieten Möglichkeiten, noch nicht erschlossene Potenziale zu nutzen. Ein wirtschaftlicher Einsatz erfordert dabei einen einfachen Aufbau und einen wartungsarmen Betrieb. Die strömungstechnische Konzeption, Entwicklung und Simulation der Strömung einer Kaplan-Rohrturbine, die unter diesen Randbedingungen entwickelt wurde, ist Inhalt des Beitrages. Der konstruktive Aufbau der Turbine ist durch ein Deckband gekennzeichnet, das gleichzeitig den Rotor des mit Permanentmagneten bestückten Generators bildet. In das Gehäuse ist der zugehörige Stator mit den Drehstromwicklungen integriert. Erläutert werden die Dimensionierung des Strömungskanals, Untersuchungen zur Festlegung der Geschwindigkeitsdreiecke sowie 3D RANS-Rechnungen, die als Basis zur Definition der Beschaufelungsgeometrie dienten. Ergebnisse dieser Rechnungen werden denen eines 2D reibungsbehafteten Throughflow Modells gegenübergestellt.