Simulation soll Wasserturbinen schützen

Durch den Klimawandel schmelzen Gletscher in der Schweiz immer schneller, erklärt François Avellan von der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (EPFL) in einer Medienmitteilung. Folge ist eine steigende Menge von Sedimentgestein in Flüssen. Dieses wird durch das Wasser abtransportiert und findet somit auch seinen Weg in die Turbinen von Wasserkraftwerken. In der Schweiz wird 56 Prozent des Stroms aus Wasser gewonnen, so dass eine mögliche Schädigung der Turbinen auch im Hinblick auf die Energiestrategie 2050 ein grosses Problem darstellt.

Avellan arbeitet im Laboratory for Hydraulic Machines (LMH) der EPFL an Simulationen, um die Auswirkungen des Sedimentgesteins auf die Turbinen zu berechnen. Dadurch soll die Lebensdauer der Wasserkraftwerke verlängert werden. Feldversuche wären zu aufwendig und kostspielig, so dass das LMH auf die Simulationen zurückgreift. Diese werden in zwei verschiedenen Schritten durchgeführt. In einer ersten Phase werden die Auswirkungen ermittelt, die beim Aufeinandertreffen der teilweise winzigen Steine auf die Anlagen entstehen. Eintrittswinkel, Geschwindigkeit, Form und die Grösse der Objekte werden für die Berechnungen herangezogen. In einem zweiten Schritt werden die Bewegungen des Sedimentsgesteins über die Wasserwege berechnet. So kann ermittelt werden, in welcher Dichte das Gestein an den unterschiedlichen Wasserkraftwerken auftritt.

Die EPFL-Forscher um Avellan haben ihre bisherigen Ergebnisse für die Studie „A multiscale model for sediment impact erosion simulation using the finite volume particle method“ zusammengetragen. Dabei sind sie mit ihren Arbeiten noch nicht fertig. Sie wollen nun auch noch das Material analysieren, welches in den einzelnen Kraftwerken eingesetzt wird, um genaue Berechnungen zu erstellen. Ihre Arbeit ist nicht nur in der Schweiz wichtig. Denn auch international ist die Wasserkraft relevant und steht für 17 Prozent der weltweiten Energieproduktion. jh