Dynamisierung des Energieangebots

Flüsse enthalten weit mehr Energie als sich uns mit den vorbei strömenden Wassermassen augenscheinlich zeigt. Ein Vielfaches. Sie ist gebunden in den Turbulenzen an der Flusssohle.
Wäre diese aus Glas, würden die Flüsse nur so durch die Landschaft schießen und alles zerschmettern, was sich ihnen in den Weg stellt. Die Gewalt lokaler Hochwasser weist es, das obere Wasser, eigens in der Mitte, wird bedrohlich schnell. Es liegt an der äußerst geringen inneren Reibung des Wassers.

Über der See weht der Wind stärker denn als über Land, weil der Wasserspiegel glatter ist als Gelände. Während sich diese Auswirkung beim Wind kaum beeinflussen ließe, ist dies für die Flussströmung möglich:

Der Strickler-Beiwert für Flachlandflüsse ist gewöhnlich um k = 35, der für unverputzten Beton etwa 70; d. h., eine Betonplatte ist doppelt so glatt wie die natürliche Flusssohle. Die Strickler-Formel für die Fließgeschwindigkeit lautet v = k · R^⅔ · I^½. Bleiben Gefälle I und hydraulischer Radius R – bei breiten Flüssen ungefähr gleich der Wassertiefe – ja so gut wie konstant, ist unmittelbar zu sehen, dass sich die Geschwindigkeit über einer Stelle betonierter Sohle (nicht ganze Flussbreite, nur Nutzbereich) verdoppelt. Gehen wir von einer häufig anzutreffenden natürlichen Fließgeschwindigkeit von 1 m/s aus, so erzielen wir örtlich 2 m/s. Und zweifache Strömungsgeschwindigkeit bedeutet ja achtfache Leistung, bei der Wasser- wie bei der Luftströmung, – die Strömungsgeschwindigkeit geht im Kubik in die Leistungsformel ein. Handelte es sich nicht um einen breiten Fluss sondern vielleicht einen Kanal, so sänke nach der Kontinuitätsgleichung der Wasserspiegel, es bliebe aber immer noch eine Vervierfachung.

Hinter der Maßnahme gleicht der Fluss es mit einer kleinen Wirbelwalze wieder an. Man kann dies draußen beobachten, da sich mitunter auch von Natur aus solche Stellen finden, nämlich da, wo die Sohle ein Stück weit aus glattem Fels besteht.

Auch wo auf ein Erhöhen der Fließgeschwindigkeit um lediglich 25% abgezielt wird, würde sich das Leistungsangebot noch verdoppeln: Gegeben sei eine Flussstelle mit 1,6 m/s; das hoch 3 ist 4, und 2 hoch 3 ist 8.

Nutzen kann den Effekt aber allein unser Ansatz. Für Rotoren reicht die Wassertiefe zur Wirtschaftlichkeit nicht aus; sie müsste bei 2 m/s dafür 6 m betragen, und so tief sind die allermeisten Flüsse nicht. Und deshalb hatte man mal den East River in New York gewählt, der 2 m/s und 6 m Tiefe hat – aber ja gar kein River ist, sondern ein künstlicher Wasserlauf.

Lutz Kroeber 2024 Transverpello