Physik der Wasserturbinen © Siemens Stiftung 2017 CC BY-SA 4.0 international

Physik der Wasserturbinen

Interaktiv

Infomodul:
Eine Wasserturbine wandelt die potenzielle und kinetische Energie des Wassers in Rotationsenergie um. Die Bauformen von Wasserturbinen werden erläutert. Auf die Grundlagen der Strömungsmechanik wird kurz verwiesen.

Deutsch, Englisch
Interaktiv (1,3 MByte)
25.06.2021
Zuerst werden die verschiedenen Wasserturbinenarten vorgestellt: Pelton-, Francis- und Kaplan-Turbine. Das Wasserrad einer Mühle kann man übrigens als Vorläufer der Wasserturbinen ansehen. Welche Turbinenart in einem Wasserkraftwerk zum Einsatz kommt, hängt mit den Gegebenheiten (Wassermenge, Fallhöhe, Fließgeschwindigkeit) zusammen. Aus dem Kennlinienfeld der Wasserturbinen kann man ablesen, welches Durchflussvolumen und welche Fallhöhe für die jeweilige Turbinenart erforderlich sind, um eine bestimmte Leistung zu erzielen. In allen Turbinenarten spielen die Gesetze der Strömungsmechanik eine große Rolle. Eine tabellarische Übersicht zeigt die drei Turbinenarten mit ihren wichtigsten Kenngrößen im Vergleich.

Hinweise und Ideen:
Worin liegen die Unterschiede der Bauart von Wasser- und Gasturbinen begründet? Worin unterscheiden sich die Arbeitsmittel (Wasser bzw. Gas) in ihren physikalischen Eigenschaften? Was hat die Bernoulli-Gleichung mit dem Spoiler eines Rennwagens oder einem Flugzeug zu tun?
Fachübergreifender Unterricht Erdkunde und Technik: Die Schülerinnen und Schüler lernen, aus den geografischen Gegebenheiten ausgesuchter Wasserkraftwerke abzuleiten, welche Turbinenarten eingesetzt werden müssen.
Die Abbildungen auf der ersten Seite des Infomoduls zeigen Museumsstücke, die Turbinen sind also technisch nicht hochaktuell. Die Unterschiede sind dennoch gut erkennbar.
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Sachinformation
Physik; Technik
Klasse 5 bis 6; Klasse 7 bis 9; Klasse 10 bis 13
Berufliche Bildung; Weiterführende Schulen
Energie; Energieerzeugung; Erneuerbare Energie; Turbine; Wasserkraftwerk
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