100 Jahre Kaplan-Turbine

Autor: David Tscholl , 25.11.2013

2013 feiert die Kaplan Turbine ihre 100-jährige Erfolgsgeschichte. Eine Innovation welche die Wasserkraft revolutionierte. Die Kaplan-Turbine schließt damit eine Lücke im Bereich der geringen Fallhöhen.

Viktor Kaplan wurde am 27.11.1876 in Mürzzuschlag in der Steiermark geboren. Schon als Kind zeigte er auffällige technische Begabung. So baute er aus einfachen Teilen eine Dampf-maschine, die auch funktionierte. Nach der Matura 1895 studierte er an der Technischen Hochschule Wien Maschinenbau. Nach Abschluss seines Studiums im Jahre 1900 leistete Kaplan als Einjährig-Freiwilliger und sogenannter Maschinenbau-Eleve seinen Militär-dienst bei der k.u.k. Kriegsmarine in Pola auf der Halbinsel Istrien. Seine erste Anstellung erhielt er 1901 als Turbinenkonstrukteur in der Leobersdorfer Maschinenfabrik. 1903 bekam Viktor Kaplan die Stelle eines Konstrukteurs an der Deutschen Technischen Hochschule Brünn und trat dort seinen Dienst an der Lehrkanzel für Maschinenlehre und Maschinenbau bei Alfred Musil an. In Brünn entstanden praktisch seine ganzen Erfindungen – neben seiner großen Erfindung der Kaplan Turbine.

Jede dritte Turbine ist heute eine Kaplan-Turbine
Zur Zeit Kaplans konnten Flusskraftwerke nur schlecht realisiert werden. Bei Fallhöhen jenseits der 100 m setzte man auf die Pelton-Turbine mit bis zu 6 Düsen und darunter hauptsächlich auf die Francis Turbine. Allerdings zeigt die Francis-Turbine unter 20 m Ihrer Wirkunngsgradcharakteristik gemäß ausgeprägte Schwächen im Teillastbereich. Hier setzte Vikor Kaplan an und forschte an seiner, an eine Schiffsschraube angelehnten, Turbine.  Er entwickelte auch die Regelung der Laufschaufel, um den optimalen Wirkungsgrad bei unterschiedlichen Fallhöhen und der durchfließenden Wassermenge zu erreichen. Nach jahrelanger Entwicklung und Tests meldete Viktor Kaplan seine Erfindung am  07.08.1913 beim k.u.k. Patentamt an. Die Patentschrift Nr. 74244 trug dabei die Überschrift: „Laufschaufelregelung für schnellaufende Kreiselmaschinen mit Leitvorrichtung (Wasser, Dampf- oder Gasturbinen, Kreiselpumpen oder – gebläse).“ Das erste Groß-Kraftwerk mit einer Kaplan-Turbine wurde in Schweden gebaut und war das Kraftwerk Lilla Edet. Bei der geringen Fallhöhe von 5,8 m konnte sie ihre Vorteile gegenüber der damals üblichen Francis-Turbine voll ausspielen. Die Leistungsfähig-keit der Kaplan-Turbine war für damalige Verhältnisse bei dieser Fallhöhe nahezu spektakulär und übertraf alle Erwartungen der damaligen Experten. Damit gelang Kaplans Konstruktion der weltweite Durchbruch, und heute ist jede dritte gebaute Turbine eine Kaplan-Turbine, was 10% der weltweit produzierten Wasserkraft entspricht. Damals hatte die Kaplanturbine im Kraftwerk Lilla Edet ein Wirkungsgradmaximum von ca. 86%. Heute erreicht eine moderne Kaplanturbine bei idealen Bedingungen um die 94%.

Tags: ,

Kaplan 262px

 

* 27. November 1876 in Mürzzuschlag, Stmk;
† 23. August 1934 in Unterach am Attersee