Ein Pumpspeicherkraftwerk (PSW) ist eine besondere Form eines Speicherkraftwerkes und dient der Speicherung von elektrischer Energie durch Hinaufpumpen von Wasser an ein Oberbecken. Dieses Wasser lässt man später wieder bergab fließen und erzeugt dabei mittels Turbinen und Generatoren elektrischen Strom. Die elektrische Energie wird durch Umwandlung in potentielle Energie von Wasser gespeichert und nach Umwandlung dieser potentiellen Energie in elektrische Energie wieder ins Netz gespeist.
Das PSW Hohenwarte II wurde von 1956 bis 1963 gebaut. Bei diesem Werk handelt es sich um acht Pumpspeichersätze mit Francis-Turbinen. Der erste Pumpspeichersatz wurde 1965 in Betrieb genommen. Die installierte Leistung beträgt insgesamt 320 MW; die mittlere Fallhöhe ca. 302m. Der mittlere Durchfluss beim Turbinenbetrieb aller Maschinen zusammen beträgt 128,8 m³/s bei 428 Umdrehungen pro Minute, der mittlere Durchfluss beim Pumpbetrieb 88,8 m³/s.
Die Triebwasserleitungen stellen die Verbindung zwischen dem Oberbecken und den Maschinensätzen des im Tal befindlichen Maschinenhauses her. Vom Hersteller in 6-10 m Länge gefertigten Rohrschüsse sind an Ort und Stelle verbaut und als Schweißkonstruktion ausgeführt.
Am Festpunkt 1 schließt sich eine oberirdische Triebwasserleitung, bestehend aus 8 Druckrohren mit von 2600 mm auf 2000 mm abnehmendem Innendurchmesser an das Einlaufbauwerk an. Sie ist am Hang in weiteren 5 Festpunkten (FP 2, 3, 4, 5, 7) verankert. Der ursprünglich geplante Festpunkt 6 konnte wegen geologisch ungünstigen Umständen nicht gebaut werden. Das einbetonierte rund 40 m breite Triebwasserleitungsbett schützt den freigelegten Fels vor Verwitterung. Zwischen den Festpunkten stützt sich jedes Druckrohr mittels Pendelstützen auf Rohrsattel aus Beton ab.
Die in der nachfolgend abgebildeten Skizze und Tabelle sind reale Angaben der Druckrohre vom PSW Hohenwarte 2. Es ist jeweils das Maß der Mittellinie eines Rohres angegeben.
Alle Ergebnisse der folgender Berechnungen nach den mathematischen Rundungsregeln auf zwei Kommastellen genau.
1. Ermittle den Höhenunterschied im Verlauf der Rohrmittellinie vom Beginn der Triebwasserleitung am FP 7 zum Ende der Triebwasserleitung am FP 1 (laut den angegebenen Daten) .
Die so gebildete Meterangabe wird (in Dezimeter umgerechnet) für das Finale benötigt, also die ersten vier Zahlen gut merken! (Quersumme 20)
2. Ermittle die Strömungsgeschwindigkeit (Meter pro Sekunde mal 100) in einer Triebwasserleitung bei Turbinenbetrieb zwischen den Festpunkten 4 und 5.
Dieser Wert = A
3. Ermittle die Strömungsgeschwindigkeit (Meter pro Sekunde mal 100) in einer Triebwasserleitung bei Pumpbetrieb am Festpunkt 7.
Dieser Wert = B
4. Ermittle die Strömungsgeschwindigkeit (Meter pro Sekunde mal 100) in einer Triebwasserleitung bei Pumpbetrieb zwischen den Festpunkten 3 und 4
Dieser Wert = C
Für Berechnungen 2 bis 4 wird angenommen, dass es sich um eine ideale Flüssigkeit bei stationärer Strömung handelt. Dies bedeutet, dass der Rohrreibungsverlust vernachlässigt und der Rohrwirkungsgrad 100% beträgt.
5. Der Innendurchmesser der Triebwasserleitungen verjüngt sich in Richtung Tal. Welche Aussage trifft für den Festpunkt 7 bei Turbinenbetrieb zu?
- Die Strömungsgeschwindigkeit nimmt ab: D = 2
- Die Strömungsgeschwindigkeit nimmt zu: D = 3
- Der statische Druck steigt: E = 4
- Der statische Druck sinkt: E = 5
N 50° 3(E).2*B+C
E 011° 2(D+E).A
