Wasserkraft

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In Churwalden können Interessierte genauer hinschauen, wie Wasser in Strom verwandelt wird. Dank der anschaulichen Präsentation ist die Chance der Besucherinnen und Besucher im Lehrkraftwerk hoch, dass sie es danach auch verstehen.

 

 

Dass Wasser über eine Turbine fliesst und die dann irgendwie Strom produziert gehört zum allgemeinen Wissenskanon. Doch wie steuert man eine Turbine? Jedenfalls scheint es knifflig zu sein, als ein Lehrling den Auftrag hat, durch manuelle Steuerung einer Pelton-Turbine, sechs Glühbirnen mit Strom zu versorgen und ihr Leuchten zu erhalten. Ein Kollege kurbelt hektisch an einem Rädchen, das die Wasserzufuhr regelt, ein anderer schlägt sich damit herum, mit einem Drehregler die Spannung bei den gewünschten 230 Volt einzupendeln. Das ganze System gerät aus den Fugen, als einer aus Spass unbemerkt den Strahlablenker einschwenkt, bis die Turbine mangels Wasserzufuhr ausläuft und die Lichter ausgehen. Ruedi Hodel ist für einen Moment ratlos. Er weiht als Instruktor des Schweizerischen Vereins für Lehr- und Demonstrationskraftwerke an diesem Nachmittag Anlageführer-Lehrlinge aus der ganzen Ostschweiz in die Geheimnisse der Stromproduktion aus Wasserkraft ein. Doch nichts ist passiert. Das Kleinwasserkraftwerk mit einer Nennleistung von zwei Kilowatt ist extrem fehlertolerant ausgelegt, um bei einer Fehlbedienung nicht Personen oder die Anlage zu gefährden. Niemand würde auf die Idee kommen, dass in dem holzverschalten Gebäude hoch über Churwalden eine Turbine mit zwei Generatoren untergebracht ist. Von aussen wirkt es eher wie ein Stall als wie ein Miniatur-Kraftwerk zu Schulungszwecken. Hodel muss je nach Wissensstand des Publikums im Schulungsraum weit ausholen oder kann gleich zur Sache kommen. Die Anlagebauer-Lehrlinge hören sich aufmerksam Hodels’s theoretische Erläuterungen an und beweisen ihre Fachkenntnis, die über das Laienwissen vom fliessenden elektrischen Strom hinausgeht. Anschaulich gemacht werden Gleich- und Wechselstrom, Elektromagnetismus oder die Funktionsweise von Hochspannungsleitungen an verschiedenen Tafeln, wo es auch mal blinkt, ein Zeiger ausschlägt oder Metallstäbe am Elektromagneten ausgerichtet werden. Lässig nimmt Ruedi Hodel einen reichlich deplatzierten, dummen Spruch eines Lehrlings auf, um ihn mit einer Gegenfrage herauszufordern und ins Thema – es geht um Transformatoren, die den Spannungswechsel bei Überlandleitungen regeln – zurückzuholen. 

 

Abstraktes Thema anschaulich machen


Tatsächlich, sagt später ein Reallehrer, es sei heute zunehmend schwieriger, Jugendliche für ein so abstraktes Thema wie die Stromproduktion zu gewinnen. „Die allzeit verfügbare Elektrizität wird als Selbstverständlichkeit betrachtet. Man fürchtet sich zwar vor den Folgen eines atomaren Super-Gaus, aber das war‘s dann eigentlich schon. Die Konsequenzen, die ein Atom-Ausstieg für die künftige Stromherstellung hat, interessieren hingegen kaum“. Mit dem Lehrkraftwerk könne es noch am ehesten gelingen, an diesem Desinteresse zu rütteln, und mehr als nur eine Ahnung davon zu vermitteln, wie der Strom in die Steckdose kommt. Mit dem Lehrkraftwerk gelingt es, die Brücke zwischen Theorie und Praxis elegant und einprägsam zu schlagen. Was im Grosskraftwerk in den Maschinenhallen einen Höllenlärm verursacht, ansonsten aber hinter dickem Metall verborgen ist, kann im Schulungsraum des Lehrkraftwerks en miniature hautnah betrachtet werden. Herzstück ist die unter Plexiglas sichtbare Pelton-Turbine, eine Miniaturversion der meterhohen Schaufelräder, wie sie in grossen Hochdruckkraftwerken zum Einsatz kommen. Das Wasser schiesst aus zwei vierhundert Meter langen, einzeln oder gemeinsam nutzbaren Druckleitungen heran, die aus einem 40 Meter höher gelegenen Reservoir mit 10‘000 Litern gespiesen werden. Sieben Liter Wasser pro Sekunde werden bei Maximalleistung (2,7 Kilowatt) in die Turbine geleitet. Die beiden Leitungen haben ein Durchmesserverhältnis von eins zu zwei. Damit lassen sich die Leistungsverluste illustrieren und am Messinstrument ablesen.


Eins zu eins umgesetzt


Geregelt wird die Leistung der Turbine mit einer Düse, die Hodel in Grossversion zeigt. Die Steuerung übernimmt jeweils ein kleiner Elektromotor, dessen hektisches Hin und Her bei automatischem Start der Anlage, Beschleunigung der Turbine auf 1'000 Umdrehungen pro Minute und Erreichen des gewünschten Leistungspegels, die Zuschauer in den Bann zieht. Im Lehrkraftwerk ist aber auch ein reiner Handbetrieb möglich, um eine Vorstellung davon zu bekommen, was es heisst, eine Turbine mit einem regulierten Wasserstrahl ins Drehen zu bringen. Wenn die Anlage nicht zu Demonstrationszwecken benützt wird, läuft sie automatisch und speist Strom ins Netz ein.

Hier können die Schülerinnen und Schüler selber Strom produzieren. 


Die beiden zur Auswahl stehenden Generatoren – ein Asynchron- und ein Synchrongenerator – können aber auch im Inselbetrieb, also abgehängt vom Netz betrieben werden. Dann schaltet Ruedi Hodel einen Kasten mit verschiedenen Glühbirnen zu, die in verschiedener Abstufung zu- und weggeschaltet werden können und die Turbine zu hohen- oder weniger hohen Drehzahlen nötigen. Am Hilfssteuerpult dürfen die Besucher selbst die Operateure sein. Es macht Eindruck, wenn die Turbine unvermittelt aufheult oder die Düse hektisch zugedreht werden muss, um einem Lastabwurf – das Abschalten aller angeschlossen Stromquellen – entgegenzuwirken.
Mehr Informationen unter www.svld.ch

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