Drehzahlvariable unregulierte Kompakttauchturbinen für Kleinwasserkraftanlagen - Pilotanlage in Finnland

Ziel eines kombinierten Forschungs- und Demonstrationsprojektes ist die Entwicklung von mechanisch unregulierten Tauchturbinen mit drehzahlvariablem Betrieb. Hierbei wird das Turbinenkonzept des finnischen Herstellers Waterpumps WPOY mit einem permanent erregten Snchrongenerator direkt auf der Laufradwelle und einem Frequenzumrichter für drehzahlvariablen Betrieb weiterentwickelt. Parallel dazu hat die Schweizer Elmotec einen für diese Anwendung optimierten hochpoligen permanenterregten Synchrongenerator entwickelt. Im Rahmen einer Machbarkeitsstudie konnte gezeigt werden, dass dieses Konzept an Standorten mit niedriger Fallhöhe und beim Einsatz von mehreren Turbinen durch den Verzicht auf eine mechanische Regulierung und den Bau eines Krafthauses zu Kostensenkungen gegenüber herkömmlichen Konzepten führen kann. Durch die einfache Skalierbarkeit in einem Leistungsbereich zwischen 50 und 500 kW pro Maschine ergibt sich europaweit ein großes Einsatzpotenzial an bisher ungenutzten Stauanlagen. In der Laborphase des Projektes wurden die Komponenten zunächst als Labortestversion gebaut und getestet. Dies ermöglicht die Überprüfung der realen Eigenschaften von Laufrad, Generator und Frequenzumrichter und ermöglicht den Test der Komponenten im Hinblick auf Betriebsführung und Betriebssicherheit. Bis zum Bau der Feldtestanlage in der letzten Projektphase können Abweichungen von der vorgegebenen Charakteristik z.B. durch Modifikation von Details bei der Auslegung nochmals korrigiert werden. Der geplante Feldtest soll in einer Wasserkraftanlage in Finnland durchgeführt werden, die durch ihre besondere Lage zwischen zwei Seen und die Möglichkeit des Einstellens der Fallhöhe besonders als Testanlage geeignet ist. Der Feldtest soll den Funktionsumfang einer vollautomatische betriebenen Wasserturbine umfassen mit An- und Abfahren, drehzahlgeregeltem Betrieb und sicherem Abschalten bei Netzausfall oder anderen Störungen. Darüber hinaus werden die Leistung, realisierbarer Drehzahlbereich, Einfluss der Drehzahl auf den Wasserstand und Wirkungsgrade der Gesamtanlage bei unterschiedlichen Fallhöhen und Drehzahlen ermittelt.