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Wasserrad

Die Funktion eines Wasserrades ist bekannt. Wasser an sich ist eine potentielle Energie und herunterfließendes Wasser kann mit der kinetischen Energie ein Wasserrad antreiben. Durch die Geschwindigkeitsänderung des Wassers beim Auftreffen auf die Schaufeln wird eine Kraft wirksam (Impuls), die das Rad in Bewegung versetzt. Dabei wird die potentielle Energie in kinetische Energie umgewandelt.

Wasserrad

Das Wasserrad wird seit mehreren Tausend Jahren zur Verrichtung von Arbeit verwendet. So wurden Wasserräder bereits vor mehr als 5 000 Jahren in Mesopotamien zum Wasserschöpfen eingesetzt. Die Römer betrieben mit Wasserrädern unter anderem Getreidemühlen und Sägewerke. Der Durchmesser der größten Wasserräder betrug mehr als 20 m.

Die einfachste und älteste Form des Wasserrades ist das Stoßrad. Seine Schaufeln tauchen schräg in das strömende Wasser ein. Bei diesem Aktionsprinzip wird nur die Bewegungsenergie des Wassers genutzt.


Beim unterschlächtigen Wasserrad besteht zwischen Eintritt und Austritt des Wassers ein geringer Höhenunterschied. Daher wird außer der Bewegungsenergie noch die Lageenergie des Wassers genutzt.


Das oberschlächtige Wasserrad ist wesentlich jünger. Bei ihm fließt das Wasser von oben auf die Schaufeln und treibt das Rad an. Bei diesem Reaktionsprinzip wird fast nur die Lageenergie des Wassers genutzt.


Aus den Wasserrädern wurden im Laufe der Zeit die verschiedenen Konstruktionsformen der heutigen Turbinen entwickelt. Bei einer Turbine gilt dasselbe Prinzip. Unter Ausnutzung einer Höhendifferenz und durch die Impulskräfte des strömenden Wasser wird die kinetische Energie des Wassers in mechanische Energie umgewandelt. Diese Energie treibt wiederum die Generatoren an.

Die drei Hauptturbinentypen sind die Kaplan- , Francis- und Peltonturbine.

Schemazeichnungen von Kaplan-, Francis- und Peltonturbine

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