Aus Wasserkraft wird in der Schweiz der grösste Teil der erneuerbaren Energie produziert. In einem Bergkanton wie Graubünden erfolgt diese Produktion hauptsächlich durch Ausnutzung der Topographie. Dabei wird das Wasser möglichst hoch in einem Wildbach gefasst. Anschliessend wird es mit einer Druckleitung zum Kraftwerk im Tal geleitet, wo es eine Turbine antreibt und so der Strom produziert wird.
Die Ausbildung der Wasserfassung im Wildbach ist dabei für einen unterhaltsarmen Betrieb des Kraftwerks entscheidend. Es ist wichtig, dass möglichst wenige Feststoffe mitgefasst werden, da diese für Verschleiss an der Turbine und Druckleitung sorgen. Die Fassung erfolgt traditionell durch Fallrechen (Tirolerwehre), welche aus Stahlstäben mit grossem Abstand zwischen den einzelnen Stäben bestehen. Das Wasser fällt durch den Rechen in einen Sammelkanal. Diese Bauart ist sehr robust, es werden aber auch viele Feststoffe mitgefasst, welche durch Errichtung eines Absetzbeckens nach der Fassung noch vom Wasser getrennt werden müssen.
Eine alternative Bauart ist der Coanda-Rechen. Dieser wird in Österreich und dem Südtirol bereits vielfach eingesetzt. In der Schweiz ist über diese Bauart jedoch noch kein verbreitetes Fachwissen vorhanden, es wurden in den letzten 20 Jahren insgesamt ca. 50 Anlagen realisiert. Beim Coanda-Rechen wird ausgenutzt, dass Wasser einer gekrümmten Oberfläche folgt. Dies kann zum Beispiel bei einem Löffel beobachtet werden, der unter einen Wasserhahn gehalten wird. Auf ähnliche Art kann auch das Wasser einem Wildbach entnommen werden.
Das Institut für Bauen im alpinen Raum (IBAR) hat im Rahmen einer im März 2017 abgeschlossenen Forschungsarbeit für das Bundesamt für Energie BFE das Ziel, die Wasserfassung mit einem Coanda-Rechen breiter bekannt zu machen. Hierzu wurden verschiedene in Betrieb stehende Anlagen im In- und Ausland betreffend Bauart und Betriebserfahrungen analysiert. Dabei konnten die bekannten Vorteile bestätigt werden, wie zum Beispiel das Fernhalten eines grossen Anteils der Feststoffe und des Geschwemmsels vom Triebwassersystem, Selbstreinigung des Rechens, geringe Betriebskosten, bei Verzicht auf ein Absetzbecken geringere Anlagekosten sowie Fischfreundlichkeit. Es zeigte sich bei Feldversuchen jedoch auch, dass die weit verbreiteten Annahmen zum Abweisungsgrad von Feststoffen zu hoch sind, wodurch nach dem Coanda-Rechen weiterhin oft zusätzliche Massnahmen zum Ausscheiden der Feinanteile notwendig sind.
Die Analysen zeigten auf, dass die aktuell verfügbaren Rechentypen vermutlich noch technologisches Entwicklungspotential aufweisen – betreffend Erhöhung der spezifischen Schluckfähigkeit, Verbesserung der Dauerhaftigkeit und Erhöhung des Abweisungsgrades. Diese Optimierungen sollen Gegenstand von weiterführenden Forschungsarbeiten sein, für welche momentan durch das IBAR ein Konzept ausgearbeitet wird.
Sascha Dosch ist studierter Bauingenieur und wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Bauen im alpinen Raum (IBAR). Mehr zum Bauingenieurstudium an der Bündner Fachhochschule auf unserer Website.
Dies ist ein Blog-Beitrag der HTW Chur.
