Die Kaplan-Turbine

Charakteristika

Aus der Francis- Turbine die Kaplan-Turbine entwickelt. Diese besitzt axiale Zu- und Abströmung des Laufrades und radial angeordnete Leitschaufeln. Sowohl die Schaufeln des Laufrads wie auch die des Leitwerks lassen sich verstellen. Die Kaplan-Turbine eignet sich für kleinere Fallhöhen (bis max. 80 m) und große Wasserströme.

Das Laufrad gleicht einem Schiffspropeller. Die Laufschaufeln sind (meist ölhydraulisch) verstellbar (bei festen Schaufeln spricht man von Propellerturbinen). Sie haben keine Abdeckung zum Gehäuse wie etwa Deckband.

Die Verstellbarkeit von Leit- und Laufschaufeln hat eine günstige Regelcharakteristik und günstiges Teillastverhalten zur Folge. Die optimale Zuordnung der Stellung von Leit- und Laufschaufeln wird mit Hilfe von Prozessrechnern eingestellt (optimaler Wirkungsgrad: konstante Drehzahl unabhängig von der Last).

Weiterentwicklungen sind die Rohr-Turbine für besonders geringe Fallhöhen und die Straflo-Turbine.

Rohr-Turbinen

Für niedrige Fallhöhen wurde aus der Kaplan- Turbine die Rohrturbine entwickelt, die in Laufwasser-Kraftwerken Leistungen bis 75 MW erzielt.

Die Rohrturbinen werden horizontal, in der Richtung des strömenden Wassers, eingebaut, so dass Umlenkverluste weitgehend vermieden werden. Der Generator befindet sich in Verlängerung der Turbinenwelle in einem vom Wasser umströmten, wasserdichten Gehäuse.

Rohrturbinen sind platzsparend und ermöglichen deshalb hervorragend die landschaftliche Einpassung von Wasserkraftwerken.

Straflo-Turbinen

Eine Weiterentwicklung der Rohrturbine ist die Straflo-Turbine (von engl. “straight flow”). Generator und Turbine bilden hier eine Einheit: Das Laufrad der Turbine trägt auf seinem äußeren Kranz zusätzlich die magnetischen Pole des Rotors, während der Stator, der äußere Teil des Generators, in das Turbinengehäuse integriert ist. Das Wasser fließt also durch den Rotor des Generators hindurch.

Schema einer Kaplan-Turbine