Warum „Größer ist immer besser“ bei Wasserturbinen nicht funktioniert
Im Bereich der erneuerbaren Energien herrscht oft der Glaube vor, dass eine große Maschine mit der höchstmöglichen Nennleistung die höchste Energieproduktion garantiert. Unsere umfangreiche Erfahrung bei GUGLER Water Turbines zeigt jedoch, dass eine Überdimensionierung einer Turbine zu Ineffizienz, erhöhten Investitions- und Betriebskosten sowie einer kürzeren Lebensdauer führt. Der Schlüssel liegt in der präzisen Abstimmung, nicht in der maximalen Größe.
Das Dimensionierungs-Dilemma
Die Vorstellung, dass eine höhere installierte Kapazität automatisch zu einer höheren Gesamtenergieproduktion führt, ist eine Vereinfachung. Investoren und Planer versuchen manchmal, ein Projekt „zukunftssicher“ zu machen, indem sie eine Turbine mit einer wesentlich höheren Kapazität installieren, als es die durchschnittlichen oder minimalen Durchflussbedingungen des Standorts rechtfertigen.
Dieses Streben nach Maximalismus kollidiert jedoch oft mit den grundlegenden Gesetzen der Physik und Wirtschaftlichkeit.
Drei Gründe, warum Überdimensionierung zu Minderleistung und höheren Kosten führt
Eine Wasserturbine (sei es eine Kaplan-, Francis- oder Pelton-Turbine) ist eine komplexe Maschine, die darauf ausgelegt ist, ihren Spitzenwirkungsgrad an einem genau definierten Betriebspunkt (dem sogenannten Auslegungspunkt) zu erreichen. Eine Überdimensionierung führt dazu, dass die Turbine fast nie in ihrem optimalen Bereich arbeitet.
Wirkungsgradabfall bei Teillast
Das Problem: Wenn eine Turbine zu groß ist, arbeitet sie die meiste Zeit mit einer Durchflussrate, die deutlich unter ihrem Auslegungsmaximum liegt.
Die Folge: Außerhalb des Auslegungspunktes sinkt der Wirkungsgrad steil ab, insbesondere bei Francis-Turbinen. Die Turbine arbeitet zwar, aber mit einer wesentlich geringeren Effektivität. Das bedeutet, dass aus den verfügbaren Wasserressourcen weniger Strom gewonnen wird, als mit einer richtig dimensionierten Maschine möglich wäre.
Erhöhtes Vibrationsrisiko
Das Problem: Der Betrieb der Turbine außerhalb ihres optimalen Leistungsbereichs verändert die Strömungsverhältnisse in kritischen Abschnitten (insbesondere am Laufrad).
Die Folge: Nicht optimale Strömungsbedingungen führen zu einem instabilen Betrieb, der durch erhöhte Vibrationen, Leistungssprünge und geräuschvollen Betrieb gekennzeichnet ist. Zudem kann unter diesen Betriebsbedingungen an einigen Teilen der Maschine Kavitation auftreten – also die Bildung und der anschließende Kollaps von Dampfblasen. All dies führt zu kostspieligen, ungeplanten Stillständen und der Notwendigkeit, Komponenten zu reparieren oder zu ersetzen.
Höhere Investitions-, Betriebs- und Wartungskosten
Das Problem: Eine größere Maschine wird installiert, um allzu optimistischen Erwartungen an den Durchfluss gerecht zu werden.
Die Folge: Nicht nur die ursprünglichen Investitionskosten (CAPEX) sind deutlich höher, auch der bereits erwähnte ineffiziente Betrieb – begleitet von Vibrationen und möglichen Kavitationsschäden – lässt die Wartungskosten eskalieren. Das bedeutet, dass Sie einen Aufpreis für eine Maschine zahlen, die weniger Energie produziert und häufigere, teurere Serviceeinsätze erfordert.
Die Gugler-Lösung: Präzisionstechnik und maßgeschneidertes Design
Bei GUGLER Water Turbines basieren unsere Projekte auf dem Prinzip „Liquid Energy – Solid Engineering“. Der Schlüssel zum Erfolg liegt nicht in der Größe, sondern in der präzisen Kompatibilität.
Jedes Projekt beginnt mit einer detaillierten Analyse der hydrographischen Daten (Durchflusskurven, Fallhöhenbedingungen) über die gesamte Lebensdauer des Kraftwerks hinweg.
Den optimalen Betriebspunkt bestimmen
Wir konstruieren die Turbine (Kaplan, Francis oder Pelton) so, dass ihr Spitzenwirkungsgrad so genau wie möglich den durchschnittlichen und am häufigsten vorkommenden Durchflussmengen am jeweiligen Standort entspricht.
Das Laufrad optimieren
Das Laufrad ist das Herzstück der Turbine. Sein Design (Schaufelform und -anzahl) ist maßgeschneidert, um hydraulische Verluste zu minimieren und den Wirkungsgrad über den gesamten erwarteten Betriebsbereich hinweg zu maximieren.
Water-to-Wire-Lösungen liefern
Durch die Lieferung der kompletten elektromechanischen Ausrüstung (einschließlich Steuerungssystemen) stellen wir sicher, dass jede Komponente – vom Einlauf bis zum Netzanschluss – in perfekter Synergie arbeitet.
Gewinnmaximierung in der Wasserkraft bedeutet nicht, die größtmögliche Maschine zu installieren. Es geht darum, die am besten geeignete und zuverlässigste Anlage zu wählen.
Eine korrekt dimensionierte Turbine garantiert eine höhere jährliche Energieproduktion (AEP) bei geringeren Risiken und einer längeren Lebensdauer.
Und zu guter Letzt sollten wir nicht vergessen: Keine Regel ohne Ausnahme – und genau deshalb behandelt GUGLER jedes Projekt als einen individuellen Einzelfall.
(February 2026)
Über GUGLER Water Turbines GmbH:
GUGLER Water Turbines GmbH gehört zu den weltweit führenden Lieferanten von modernen Turbinentechnologien und liefert alle Typen von Turbinen (Francis, Kaplan und Pelton) bis zu einer Leistung von 40 MW und dazugehörigen elektro-mechanischen Ausrüstungen für kleine und mittelgroße Wasserkraftwerke (water to wire).
GUGLER Water Turbines GmbH liefert auch Turbinen für spezielle Anwendungen, wie Containerturbinen, Siphonturbinen, Schützenturbinen, Trinkwasserturbinen, Abwasser -und Meerwasserturbinen.
