Die Auflagen der Wasserrahmenrichtlinie erfordern in der Zukunft eine Nachrüstung von Bestandsanlagen, spätestens wenn diese aufgrund von veralteter Technik modernisiert werden müssen. Die DIVE Turbinen GmbH & Co. KG hat über 20 Jahre Erfahrung mit der Modernisierung von Wasserkraftanlagen. Dank ihrer kompakten, überspülten Turbine-Generator-Einheit ist sie für den Einbau in bestehende Bauwerksstrukturen besonders geeignet. Mit hohen Wirkungsgraden und einem nachweislich fischverträglichen Betrieb ist sie eine wirtschaftliche und nachhaltige Lösung für Modernisierungen ab 50 kW.

Die DIVE-Turbine ist eine vertikale Turbine mit festen Laufradschaufeln. Der Leitapparat ist verstellbar. Der Permanentmagnetgenerator
der DIVE-Turbine befindet sich direkt über dem Laufrad und wird im Betrieb komplett überspült. Zur Wirkungsgradoptimierung
wird die Drehzahl der DIVE-Turbine an den Durchfluss angepasst. Je höher der Durchfluss, desto höher die Drehzahl. Die Drehzahlvariation wird über Umrichter realisiert. Aus der Turbinenkammer ragt lediglich die Verbindungsleitung der Turbine zu den Umrichtern. Die Umrichter werden unabhängig vom Einbauort der Turbine hochwasserfest platziert. Zwei Vorzüge bringt das Design der DIVE-Turbine hier mit sich: Durch die auf ein Minimum reduzierte mechanische Einheit aus Turbine und Generator treten nur minimaler Lärm und Schwingungen auf. Insbesondere in alten und denkmalgeschützten Gebäuden lässt sich mit der DIVE-Turbine eine gebäudeschonende Technologie installieren. Der zweite Vorzug ist die mechanisch entkoppelte Regelung, durch die die Turbine-Generator-Einheit und die Regelungstechnik unabhängig voneinander eingebaut werden können. Die Turbine-Generator-Einheit ist bereits ab Werk vormontiert und betriebsfertig, sodass die Bauwerkstoleranzen vor Ort im Zentimeter-Bereich liegen. Die Elektrotechnik wird hochwassersicher installiert. Durch den Ausbau der alten Turbinentechnik mit Generator und Getriebe steht erfahrungsgemäß bei einer Modernisierung ausreichend Raum zur Verfügung. Darüber hinaus eignet sich die kompakte Einheit für den Ersatz von Zwillingsturbinen (Camelback) bei beengten Platzverhältnissen.

Ökologische Aufwertung
Die ökologische Aufwertung einer Wasserkraftanlage bezieht sich auf drei Säulen: Die erste Säule ist die Flora und Fauna des Flusses, die es
zu erhalten oder sogar zu verbessern gilt. Die zweite Säule ist der Mensch, dessen Umgebung durch die Umrüstung einer Wasserkraftanlage
verbessert werden soll, zum Beispiel durch Lärmreduktion und geringe optische Veränderungen. Die dritte Säule ist die Wirtschaftlichkeit. Nur wenn sich eine Wasserkraftanlage wirtschaftlich betreiben lässt, ist gewährleistet, dass die dafür aufgewendeten Ressourcen sachgerecht eingesetzt werden und der Bedarf für Neubauten so gering wie möglich ist. Für die erste Säule, und hier insbesondere die Fischverträglichkeit, bietet die DIVE Turbinen GmbH & Co. KG eine umfassende Beratung zur Gestaltung des Fischabstiegs an. Hier wird immer die Kombination aus Feinrechen und fischverträglicher Turbine in Betracht gezogen. Durch eine optimale Auslegung und Anströmung des Rechens und der Abstiegsöffnungen soll gewährleistet werden, dass die Mehrzahl der Fische an der Turbinenkammer vorbei ins Unterwasser migrieren kann. Für die Fische, die aufgrund ihrer Körpergröße und ihres Schwimmverhaltens dennoch in die Turbinenkammer gelangen, ist die DIVE-Turbine eine äußerst fischverträgliche Turbine. Dies liegt zum einen an der spaltfreien Ausführung, die aus der Konstruktion mit festen Schaufeln resultiert. Dadurch gibt es kein Einklemmrisiko wie bei verstellbaren Schaufeln. Weiterhin bietet insbesondere der drehzahlvariable Betrieb den größten Vorteil im Vergleich zu Kaplanturbinen: während sich bei Kaplanturbinen im Teillastbereich die Schaufeln schließen und die Drehzahl maximal bleibt, bleiben die Schaufeln bei der DIVE-Turbine in allen Lastpunkten geöffnet. Dabei wird die Drehzahl verringert und das Kollisionsrisiko sinkt deutlich ab. Der fischverträgliche Betrieb kann aus allen Lastfällen heraus angefahren werden, während bei einer Kaplanturbine der Punkt der geringsten Mortalität der Volllastbetrieb ist. Die weiteren positiven Effekte, die sich aus der Kombination der festen Schaufeln mit der Drehzahlvariation ergeben, lassen sich aus der Tabelle (unten links) entnehmen. Die DIVE Turbinen GmbH & Co. KG steht bei der Gestaltung und Umsetzung fischverträglicher Kraftwerke mit einem Netzwerk aus Biologen und Wissenschaftlern beratend zur Seite und unterstützt im Genehmigungsverfahren. Fischverträgliche Feinrechen mit Abstiegsöffnungen und Rechenreiniger werden ebenfalls im Werk der DIVE Turbinen GmbH & Co. KG entwickelt und gefertigt. So ergeben sich schlüsselfertige Lösungen aus einer Hand.

Kraftwerkssteuerung
Die Kraftwerksteuerung der DIVE-Turbine wird remote oder direkt vor Ort bedient. Der drehzahlvariable Betrieb läuft vollautomatisch ab. Fischverträgliche Betriebsmodi, d.h. reduzierte Drehzahl bei Wanderereignissen etc. können mit eingebaut und bei Bedarf aktiviert werden. Die Steuerung ist im Lieferumfang der DIVE-Turbine enthalten und kann nach Kundenwunsch gestaltet und programmiert werden. Darüber hinaus ist es neben dem drehzahlvariablen Betrieb möglich, auch Turbinen mit fester Drehzahl direkt am Netz zu realisieren. Bei Dotierturbinen und ökologischem Abfluss ist diese Variante der DIVE-Turbine gefragt. Durch Verzicht auf die Umrichter reduzieren sich die Investitionskosten. Mehrere drehzahlfeste DIVE-Turbinen sind weltweit bereits am Netz.

Wirtschaftlichkeit
Die Wirtschaftlichkeit ist auch bei der ökologischen Aufwertung ein wichtiger Faktor. Sie entscheidet letztlich über die Anzahl der zu errichtenden Neubauten und damit über den Einsatz der vorhandenen materiellen Ressourcen. Nur Kraftwerke mit hohem Wirkungsgrad tragen einen sinnvollen Teil zur Energieversorgung der Zukunft bei. Durch die Drehzahlvariation und die festen Schaufeln erreicht die DIVE-Turbine Spitzenwirkungsgrade, die über allen anderen Turbinen liegen. In Teillast kann sie auch bei Betriebspunkten noch am Netz bleiben, die von Kaplanturbinen aufgrund der festen Drehzahl nicht mehr angefahren werden können. Dadurch erreicht sie vor allem im Niedergefälle die gleichen oder höhere Jahresarbeiten wie eine Kaplanturbine. Werden Kaplanturbinen mit drei Laufschaufeln ausgeführt, sind die  Wirkungsgrade der DIVE-Turbine deutlich höher, da hier eine volle Überdeckung der Schaufeln gewährleistet ist. Bei drei Schaufeln können die verstellbaren Schaufeln der Kaplanturbine die Nabe nicht umschlingen und erreichen somit keine Überdeckung mehr. Die Steigerung der Fischverträglichkeit ist bei Kaplanturbinen daher immer ein Kompromiss zwischen Tierschutz und Leistung. Die drehzahlvariable DIVE-Turbine hingegen bietet eine Lösung, die den Anforderungen an Wirkungsgrad und Ökologie gleichermaßen gerecht wird. Die ölfreien Laufschaufeln und das patentierte Dichtsystem der DIVE-Turbine machen sich auch in den Betriebskosten bemerkbar: lediglich eine Inspektion pro Jahr ist notwendig. Hierfür ist mit einem Zeitaufwand von wenigen Stunden zu rechnen.

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Anwendungen
Die DIVE Turbinen GmbH & Co. KG hat mit ihrer Mutterfirma Fella Maschinenbau über 20 Jahre Erfahrung in der Modernisierung von Wasserkraftwerken. Dank der eigenen Fertigung und dem gewonnenen Know-how verfügt die DIVE-Turbine über sehr einfache Schnittstellen, die eine Integration in bestehende Strukturen ermöglichen. Die Saugrohre können dabei erhalten oder ausgetauscht werden. Wenn das Saugrohr erhalten bleibt, wird lediglich ein Ring als Schnittstelle zur Turbine aufgesetzt. Durch Strömungssimulation kann die Leistung am Saugrohr bei einer Modernisierung noch verbessert werden. Auch für Neubauten ist die DIVE-Turbine geeignet. Die geringen Anforderungen an das Bauwerk, insbesondere den Hochwasserschutz, bieten hier in Bezug auf das Bauwerk eine günstige Alternative. Über 45 DIVE-Turbinen sind weltweit bereits am Netz.