Wasserbau: Potenzial von Coanda-Rechen ausschöpfen

Teaserbild-Quelle: zvg

Feststoffe im Wasser verursachen hohe Schäden. Wehre sind deshalb mit Entsandern ausgestattet. Für Fische handelt es sich aber um unüberwindliche Barrieren. Coanda-Rechen dienen als Filter und dem Fischabstieg, doch besteht Optimierungspotenzial. Nun wird geforscht.

An die Wasserwirtschaft werden viele Ansprüche gestellt. Mit Rücksicht auf die Natur soll sie dauerhaft die Stromversorgung sicherstellen. Wasserkraftwerke können im alpinen Raum zwar grosse Höhenunterschiede nutzen, doch führen dort Flüsse oft Sedimente mit, die bei Hochdruckanlagen Schäden verursachen. Für die Betriebskosten relevant sind deshalb Wasserfassungen, welche den grössten Teil der Feststoffe herausfiltern. Traditionellerweise bestehen die Fassungen aus Tirolerwehren, die in der Regel mit robusten Fallrechen bestückt sind.

Die in Fliessrichtung angeordneten Rechenstäbe weisen relativ grosse Spaltenweiten von drei bis zehn Zentimetern auf. Dadurch ergibt sich zwar ein hohes spezifisches Schluckvermögen bis zu zwei Kubikmetern pro Laufmeter und Sekunde, doch trennen solche Fassungen das Nutzwasser lediglich von grobem Geschiebe. Kleinere Sedimente müssen speziell mittels Entsandern ausgeschieden werden, um die Schäden an Druckleitung und Turbinen zu minimieren. Denn abgenutzte Anlageteile wie von Quarzsand abgeschliffene Turbinenschaufeln erfordern teure Revisionen und hohe Ersatzinvestitionen. Herkömmliche Fassungen bilden für Fische auf dem Weg flussaufwärts zudem unüberwindliche Barrieren. Den Abstieg über diese Art von Rechen überleben Fische in aller Regel nicht, weil sie wegen der breiten Spalten zwischen die Rechenstäbe fallen und in die Druckleitung gelangen können. Oder sie verletzten sich beim Sturz über das Wehr.

Zumindest für kleine bis mittelgrosse Wasserfassungen könnten Coanda-Rechen für Kraftwerkbetreiber und die Fischpopulation in Flüssen und Gebirgsbächen Vorteile bringen, wie die Fachtagung des Schweizerischen Wasserwirtschaftsverbands zeigte.

Höhere Kapazität möglich

Coanda-Rechen etablieren sich seit einigen Jahren als Alternative zu herkömmlichen Wasserfassungen. Charakteristisch für diesen Typ von Rechen sind viele scharfkantige Stäbe, die in horizontaler Richtung quer zur Flussrichtung angeordnet sind. Die Spaltweiten sind verschieden, betragen je nach Rechentyp aber meist 0,2 bis 2 Millimeter, sodass auch feines Geschiebe wie Kies und Sand sowie Geschwimmsel aus dem Nutzwasser gefiltert werden. Möglich sind aber auch Weiten von zwei bis drei Millimeter. Die Feinrechen nutzen bei Wasser zwei Effekte. Der Coanda-Effekt beschreibt zum einen die Anhangskraft zwischen einem Körper und einer Flüssigkeit oder einem Gas (z. B. Luft). Zum anderen ergibt sich der Abschereffekt durch die Anordnung der Stäbe, die funktionell gegeneinander leicht abgewinkelt sind und dadurch die spezifische Fassungskapazität des Rechens erhöhen. Aufgrund konstruktionsbedingter geringer Spaltenweiten ist die Fassungskapazität von Coanda-Rechen kleiner als jene herkömmlicher Fassungen. Sie beträgt zwischen 50 und 300 Litern pro Laufmeter Rechenbreite. Dennoch können grosse Wassermengen gefasst werden. Die weltweit grösste Anlage mit einem Coanda-Rechen in Aceh, Indonesien, hat eine Fassungskapazität von elf Kubikmetern pro Sekunde, die grösste in Europa erreicht vier Kubikmeter. Coanda-Rechen fanden in den letzten Jahrzehnten zwar schon Verbreitung (siehe Kasten «Bereits im Einsatz»).

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