Wasserkraftwerk
Wasserkraftwerk Erfurt
Wasserkraftwerk Gotha
Mit voller Wucht ins Kraftwerk
Die Energiekaskade zwischen der Talsperre Tambach-Dietharz und Erfurt:
Auf zirka 290 Meter Höhenunterschied und über 45 Kilometer Länge erzeugt das hinabstürzende Wasser zwei Mal Strom.
Zusätzlich liefert die Westringkaskade Brauchwasser für Landwirtschaft und Obstbau.
Regenerativer Strom aus Wasserkraft
Wasser kann eine enorme Energie entfalten. Wir kennen das von reißenden Flüssen oder der Brandung am Meer.
Lässt man Wasser nur schnell genug fließen, kann man seine Bewegungsenergie zur Stromerzeugung nutzen.
Die TFV nutzen dafür die Talsperren Schmalwasser und Tambach-Dietharz.
Sie liegen hoch genug, damit das Wasser genug Energie aufnimmt, wenn es talwärts Richtung Erfurt fließt. Seine Bewegungsenergie überträgt es in drei Wasserkraftanlagen auf Turbinen, die wiederum Generatoren in Schwung bringen. Die Generatoren verwandeln die Bewegungsenergie in elektrischen Strom, der von Endverbrauchern verteilt wird. Maximal 66.000 Kubikmeter Wasser können in Spitzenzeiten pro Tag zur Stromgewinnung durch den Westring gejagt werden.
Hohe Effizienz, die fast ständig verfügbar ist
Moderne Wasserkraftwerke erreichen einen Wirkungsgrad von über 90 Prozent. Das bedeutet, dass über 90 Prozent der Bewegungsenergie des Wassers in elektrische Energie umgewandelt wird. Zum Vergleich: Moderne Kohlekraftwerke haben einen Wirkungsgrad von nur etwa 45 Prozent, weil viel Wärme anfällt, die oft nicht genutzt werden kann. Im Gegensatz zu anderen regenerativen Energiequellen sind Wasserkraftwerke kaum von der Witterung abhängig und können relativ konstant Strom liefern.
Energieerzeugung in Stufen
Der Begriff Kaskade steht für einen Wasserfall mit mehreren Stufen. Dieses Prinzip greift die Westringkaskade auf. Sie nutzt den Höhenunterschied zwischen den Talsperren und Erfurt, um die Energie des Wassers auf drei Ebenen in Strom umzusetzen.
Die erste Stufe ist im Schieberhaus der Talsperre Schmalwasser. Danach fließt das Wasser über den Mittelwasserstollen in die Talsperre Tambach-Dietharz. Von dort rauscht es im freien Gefälle zum 100 Meter tiefer gelegenen Hochbehälter Gotha-Kleiner Seeberg und erzeugt dort zum zweiten Mal Strom. Nachdem es die Turbine durchströmt hat, kommt es in einem 250 Kubikmeter fassenden Schwallwasserbehälter vorübergehend zur Ruhe. Danach stürzt es über 190 Meter freies Gefälle hinunter nach Erfurt und treibt dort zum dritten Mal eine Turbine zur Stromerzeugung an.
Regenerative Energie für über 5.000 Haushalte
Die Wasserkraftanlage in Erfurt produziert mit rund 53 Prozent über die Hälfte des Stroms aus der Westringkaskade.
Die drei Wasserkraftanlagen erzeugen im Jahr rund 11,31 Millionen Kilowattstunden an regenerativer Energie. Dies entspricht dem jährlichen Stromverbrauch von 5.656 Zwei-Personen-Haushalten.
Hightech mit Hochgeschwindigkeit – Die Technik
Die Francis-Turbine am Standort Gotha-Kleiner Seeberg
Turbinen sind ingenieurstechnische und fertigungstechnische Meisterwerke. Sie zählen zu den erfolgsbestimmenden Faktoren bei der Stromerzeugung – sowohl mit konventioneller Kraftwerkstechnik als auch mit Wasserkraft. Es gibt viele verschiedene Typen. Zwei davon treiben die Generatoren in der Westringkaskade an.
Bei der Francis-Turbine in der Wasserkraftanlage Gotha-Kleiner Seeberg saust das Wasser durch eine schneckenförmige Spirale, die sich nach innen hin verkleinert, in die Turbine. Das Spiralgehäuse aus Stahl verteilt die Wassermenge gleichmäßig auf den Leitapparat. Die kreisförmig um das Laufrad angeordneten, winkelbeweglichen Leitschaufeln stellen den Wasserdurchfluss ein und bestimmen somit die Leistung der Turbine. Ein in Verlängerung der Turbinenachse angebrachtes Saugrohr verzögert den Wasseraustritt aus dem Laufrad, wodurch die Restenergie des ausströmenden Wassers ausgenutzt werden kann.
Die Pelton-Turbine in Erfurt
Herzstück der Wasserkraftanlage in Erfurt ist eine Pelton-Turbine. Typisch für diese Turbinenart sind die charakteristischen Schaufeln auf dem Laufrad: Sie sind in der Mitte durch eine Schneide in fast halbkugelförmige Becher geteilt. Diese Schneide schützt die Schaufeln gegen die enorme Kraft des Wassers.
Das Wasser tritt aus zwei Düsen aus und trifft mit rund 200 Kilometer pro Stunde auf die Becher. Die Becherform mit mittiger Schneide teilt den Wasserstrom und lenkt ihn um fast
180 Grad zurück. Damit kann die Bewegungsenergie des Wassers nahezu verlustfrei an das rotierende Laufrad abgegeben werden.
Die Steuerung der Turbinen in Gotha und Erfurt erfolgt über die zentrale Leitwarte in Luisenthal abhängig von der Wassermenge, die in der Talsperre Schmalwasser zur Verfügung steht.