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Forschung für eine nachhaltigere Wasserkraft

Strom wird aus vielen verschiedenen Quellen gewonnen, manche sind umweltverträglich, manche gelten als weniger nachhaltig. Graubünden kann aufgrund seiner Lage und Topographie einige Formen der erneuerbaren und nachhaltigen Energien nutzen.

Text: Sascha Dosch / Bild: Sascha Dosch, HTW Chur

Die Stabprofile des Coanda-Rechens sind in einem Abstand von 0.4mm montiert. Beim Tobelbach in Buchs SG ist ein Coanda-Rechen in Betrieb. Prinzipskizze Coanda-Rechen: Wasser wird vom Hauptstrahl abgeschert und fliesst entlang der Profile in die Fassung
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Prinzipskizze Coanda-Rechen: Wasser wird vom Hauptstrahl abgeschert und fliesst entlang der Profile in die Fassung

Das Windrad bei Haldenstein, welches viele Gäste unseres Kantons begrüsst, nutzt den irgendwie ständig blasenden und alle Frisuren zerstörenden Wind im Churer Rheintal zur Energiegewinnung. Unzählige grosse und kleine, kommerzielle und private Solaranlagen profitieren von der fast ständig strahlenden Sonne und sorgen für den Betrieb von Skiliften oder für Licht in entlegenen Berghütten. Den bei weitem grössten Teil der nachhaltig produzierten Energie in Graubünden und der ganzen Schweiz stellt jedoch die Wasserkraft. Graubünden ist zusammen mit dem Wallis für rund die Hälfte der schweizerischen Wasserkraftproduktion verantwortlich. Wobei der Löwenanteil in Grosswasserkraftanlagen wie Laufkraftwerke und Pumpspeicherkraftwerke produziert wird.

Eine weitere Form der Nutzung sind Kleinwasserkraftwerke, welche zum Beispiel als Mühlen schon seit Jahrhunderten eingesetzt werden. Graubünden bietet dank des ständigen Auf und Ab viele Möglichkeiten zum Einsatz kleinerer Wasserkraftwerke durch Nutzung der Höhenunterschiede. Wildbäche werden möglichst hoch gefasst und über lange Druckleitungen wird das Wasser mit grosser Geschwindigkeit auf Turbinen geleitet und so Strom produziert. Danach wird das Wasser wieder dem natürlichen Kreislauf zugeleitet.

Bei solchen Anlagen ist es wichtig, dass vom Bach mitgeführtes Geröll und Sand nicht in die Druckleitung gelangen, da diese ansonsten für einen grossen Verschleiss an den Turbinen sorgen. Um dies zu verhindern, untersuchen wir vom Institut für Bauen im alpinen Raum IBAR der HTW Chur Einsatzmöglichkeiten von sogenannten Coanda-Rechen. Diese innovative Technologie wird im Ausland bereits eingesetzt, ist in der Schweiz aber noch kaum verbreitet. Im Auftrag des Bundesamts für Energie (BFE) erforscht das IBAR Optimierungsmöglichkeiten des Coanda-Rechens für Schweizer Gewässer.

Dieser Rechen nutzt die Tatsache aus, dass Wasser beim Fliessen über eine gekrümmte Oberfläche dieser entlang läuft statt sich in der ursprünglichen Fliessrichtung weiter zu bewegen. Dies kann leicht beim Halten eines Löffels unter den Wasserhahn beobachtet werden. Der Effekt entsteht auch bei Luftströmen und wird zum Beispiel im Flugzeugbau zur Erhöhung des Auftriebes oder in der Formel 1 zur Steigerung des Anpressdruckes eingesetzt.

Beim Coanda-Rechen sind Stabprofile quer zur Fliessrichtung angeordnet, über welche das Wasser fliesst und in die Fassung abgelenkt wird. Dadurch wird nur das Wasser gefasst, während der Sand mit dem überschüssigen Wasser in der ursprünglichen Fliessrichtung verbleibt. Der Coanda-Rechen ist eine umweltfreundliche Variante zur Wasserfassung an Wildbächen, welche durch unsere Arbeit in der Schweiz weitere Bekanntheit erlangen soll.


SASCHA DOSCH
Sascha Dosch ist Bauingenieur und Mitarbeiter am Institut für Bauen im alpinen Raum IBAR der HTW Chur. Er ist grosser Fan und Nutzer von Wasser in allen Formen. Egal ob als Schnee und Eis beim Skifahren oder in flüssiger Form im Meer und Caipirinha.

Dies ist ein Blog-Beitrag der HTW Chur.

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