Kategorie Innovation & Technologie - 25. August 2017

Revival des Wasserrads im Kleinformat

Graz – Wasserkraftwerke sind heute erst ab einer gewissen Größe wirtschaftlich. Gewässer mit kleinen Fallhöhen und geringen Wassermengen kommen für eine Nutzung zur Energiegewinnung kaum infrage. Viele der Flüsse und Bäche sind aber ohnehin verbaut: Regulierungen haben künstliche Stufen zur Folge, über die das Wasser meist ein, zwei Meter hinabstürzt.

Auf derartige Gewässerstufen zielt Stefan Strein mit seiner Erfindung ab. Der Grazer Maschinenbaustudent hat eine neuartige Turbine entwickelt, mit der sich die Wasserkraft auch im Kleinen auszahlen soll. „Fallhöhen von 70 Zentimetern bis zu drei Metern können genutzt werden. Allein in Österreich gibt es 30.000 derartiger Stufen in fließenden Gewässern“, sagt Strein. Mit seinem Start-up Doro Turbinen möchte er dieses Potenzial – in Österreich und weltweit – nutzen.

Die Kleinwasserkrafttechnologie eignet sich nämlich nicht nur in Ländern mit stark regulierten Gewässern. International sind auch jene Regionen interessant, wo Landwirtschaft auf stark ausgeprägte Bewässerungsstrukturen zurückgreift – etwa in Ländern wie Argentinien, Pakistan, Indien oder den USA. Auch in vielen Städten existieren zudem künstliche Gewässer, Flussausleitungen und Kanäle, die man nutzen könnte.

Strein hat bereits neben Schule und Studium in der Kleinwasserkraft gearbeitet. Die Erfahrungen daraus, kombiniert mit dem theoretischen Maschinenbauwissen, legten den Grundstein für seine Entwicklung. „Die ersten Modelle und Prototypen in der Werkstatt im Keller meines Elternhauses“, blickt der 27-Jährige zurück. Im Science Park Graz, der im Rahmen des Start-up-Initiative A plus B vom Verkehrsministerium unterstützt wird, entwickelt er seinen Ansatz weiter.

Die Doro Turbine mit ihren drei Metern Durchmesser erinnert vom Design her an ein Wasserrad. Der Wirkmechanismus, der dahinter liegt, ist aber ein anderer, erklärt Strein. „Wir nutzen nicht die potenzielle Energie des Wassers, sondern den hydrostatischen Druck.“ Die Gewinnung der Energie resultiert also nicht aus der Geschwindigkeit des Wassers, sondern aus dem Druck, den die Wassersäule aufbaut.

Für eine möglichst effiziente Abnahme dieses Drucks nutzt Strein ein „Doppelrotationsprinzip“ – der Namensgeber für die Doro Turbinen: Indem die Schaufeln unabhängig von der Turbine selbst drehbar sind, wird der Wirkungsgrad verbessert. Die Leistungsfähigkeit soll sich im Vergleich zu herkömmlichen Wasserrädern um das Dreifache verbessern.

Geringe Baukosten

Der große Vorteil der Bauform liegt in den im Vergleich zu anderen modernen Systemen viel geringeren Baukosten. „Die Turbine ist viel einfacher in den Fluss zu integrieren als etwa Rohrturbinen, die unterirdische Betonschalungen benötigen“, sagt Strein. „Bei konventionellen Kraftwerken machen die Baukosten 70 Prozent der Gesamtkosten aus, 30 Prozent entfallen auf die maschinelle Ausrüstung. Bei uns liegt dieses Verhältnis bei 50 zu 50.“

Einen weiteren Vorteil erhofft sich Strein von der Umsetzung der EU-Wasserrahmenrichtlinie, die verlangt, dass Bauten in Fließgewässern renaturiert und ökologischen Vorschriften entsprechend umgerüstet werden müssen. Die Regulierung muss etwa für Fische und Sedimente durchgängig sein. Die von Strein entworfenen Anlagen sind so ausgelegt, dass sie allen notwendigen Vorgaben entsprechen oder – etwa bei Fischaufstiegshilfen – im Rahmen des Baus mitfinanziert werden können. Da kein oder kaum zusätzlicher Wasserrückstau entsteht, bleibt die Charakteristik des Gewässers weitgehend unverändert.

Während die hydromechanische Funktionsweise der Doro Turbinen schon weit entwickelt ist, beschäftigen sich Strein und seine Kollegen im Moment mit Details der maschinenbaulichen Umsetzung. Parallel dazu werde bereits an einem Dutzend konkreter Projekte gearbeitet – für das erste möchte der Gründer innerhalb der nächsten zwölf Monate eine Genehmigung haben. „Wir wollen im nächsten Jahr das erste reale Kraftwerk bauen.“ Zudem sei man mit Turbinenproduzenten in Indien und Argentinien in Verhandlungen getreten.

Die Unternehmensgründung erfolgte vergangenen Jänner. Geld kam von der Hochtechnologieförderung des Austria Wirtschaftsservice (AWS) und einem privaten Investor. Das derzeit dreiköpfige Team des Start-ups soll sich im kommenden Herbst verdoppeln. Wenn alles gut läuft, könnten Fließgewässer künftig in einem noch größeren Ausmaß zu einer ökologisch orientierten und klimafreundlichen Energiegewinnung beitragen. Und dem guten alten Wasserrad könnte in Form von Streins Adaption eine neue Zukunft bevorstehen. (Alois Pumhösel, 25.8.2017)

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Doro-Turbine