In der vorliegenden Arbeit werden Leistungsmessungen mit axial durchströmten Flussturbinen im Umlauftank der TU Berlin vorbereitet.
Zunächst wird die Funktionsweise der Kleinkraftwerke erläutert. Es werden außerdem bereits auf dem Markt verfügbare Anlagen vorgestellt. Die Stärken und Schwächen der neuartigen Technologie werden analysiert und auf dieser Basis ihr Zukunftspotential abgeschätzt. Flussturbinen können entlegene Regionen, die keinen Zugang zur öffentlichen Stromversorgung haben, mit sauberer Energie versorgen. Zur Energieerzeugung in großem Umfang für die Industrienationen sind sie nicht geeignet.
Im weiteren Verlauf der Arbeit werden Freifahrtversuche, die mit drei Flussturbinen auf dem Elbe-Havel-Kanal durchgeführt wurden, dokumentiert und ausgewertet. Bei den Versuchen kamen zwei mantellose Turbinen mit zwei bzw. drei Schaufelblättern und eine ummantelte Anlage mit drei Schaufeln zum Einsatz. Die Leistungsausbeute der mantellosen Turbinen blieb hinter den Erwartungen zurück, was vorrangig auf den Versuchsaufbau zurückzuführen ist. Die Messergebnisse der ummantelten Turbine lagen nahe an den theoretisch erreichbaren Werten.
Im Umlauftank der TU Berlin werden Messungen mit den gleichen Turbinen vorbereitet. Zu diesem Zweck werden zwei Konstruktionen erarbeitet, die der Fixierung der verschiedenen Anlagen in der Messtrecke des UT2 dienen. Entsprechende Fertigungszeichnungen sowie eine Montageanleitung sind im Anhang der Arbeit zu finden. Außerdem wird ein Messplan erstellt, aus dem die zu erfassenden Daten entnommen werden können. Der Plan gewährleistet eine möglichst genaue Untersuchung des Verhaltens der Anlage. Die Auswertung der Versuchsdaten wird so vorbereitet, dass sie anschaulich dargestellt und mit den Messwerten der Freifahrtversuche verglichen werden können.
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- Stand der Technik
- Funktionsweise einer frei umströmten Flussturbine
- Umwandlung von kinetischer in mechanische Energie
- Umwandlung von mechanischer in elektrische Energie
- Kommerzielle Anbieter von Flussturbinen
- Vor- und Nachteile gegenüber anderen Energieträgern
- Umweltauswirkungen
- Zukunftspotential
- Funktionsweise einer frei umströmten Flussturbine
- Dokumentation von Freifahrtversuchen
- Versuchsumstände
- Versuchsablauf
- Versuchsauswertung
- Auswertung der Messdaten der WILO-Turbinen
- Auswertung der Messdaten der KSB-Turbine
- Planung und Entwurf von Messungen im Umlaufkanal
- Konstruktionen zur Fixierung der Flussturbinen
- Beschreibung
- Berechnung der angreifenden Kräfte
- Ergebnisse der SolidWorks-Simulationen
- Vorbereitung der Messungen
- Versuchsumstände
- Versuchsablauf
- Versuchsauswertung
- Konstruktionen zur Fixierung der Flussturbinen
- Ausblick
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die vorliegende Bachelorarbeit beschäftigt sich mit der Vorbereitung von Leistungsmessungen an axial durchströmten Flussturbinen im Umlauftank der TU Berlin. Ziel ist es, einen umfassenden Messplan zu entwickeln, der eine detaillierte Analyse des Verhaltens der Turbinen unter definierten Bedingungen ermöglicht.
- Funktionsweise und Einsatzmöglichkeiten von Flussturbinen
- Dokumentation und Auswertung von Freifahrtversuchen mit Flussturbinen
- Konstruktion und Simulation von Fixierungseinheiten für die Turbinen im Umlauftank
- Erstellung eines detaillierten Messplans für die Durchführung der Leistungsmessungen
- Bewertung des Zukunftspotentials von Flussturbinen als erneuerbare Energiequelle
Zusammenfassung der Kapitel
Die Einleitung stellt den aktuellen Weltenergiebedarf und die Problematik der abnehmenden fossilen Ressourcen dar. Sie beleuchtet die Bedeutung der Wasserkraft als erneuerbare Energiequelle und stellt die hydrokinetischen Turbinen als zukunftsweisende Technologie vor. Kapitel 2 beleuchtet den Stand der Technik im Bereich der Flussturbinen. Es werden Funktionsweise, Kommerzielle Anbieter, Vor- und Nachteile sowie Umweltauswirkungen und Zukunftspotential dieser Technologie behandelt. Kapitel 3 dokumentiert und analysiert die Ergebnisse von Freifahrtversuchen mit drei verschiedenen Flussturbinen auf dem Elbe-Havel-Kanal. Kapitel 4 widmet sich der Planung und dem Entwurf von Messungen im Umlauftank der TU Berlin. Es werden Konstruktionen zur Fixierung der Turbinen im Messkanal entwickelt und ein detaillierter Messplan erstellt. Der Ausblick gibt einen kurzen Überblick über die zukünftigen Forschungsaktivitäten im Bereich der hydrokinetischen Turbinen.
Schlüsselwörter
Flussturbinen, hydrokinetische Turbinen, erneuerbare Energien, Wasserkraft, Leistungsmessung, Umlauftank, Freifahrtversuche, Messplan, Konstruktion, Simulation, Zukunftspotential.
- Quote paper
- Stephen Moser (Author), Alexander Bachmann (Author), 2014, Entwurf einer Konstruktion und Messplanes zur Untersuchung von Flussturbinen in einem Umlaufkanal, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/300038
