Entgasung in einem Kammerwasserschloss

Infolge der erhöhten Anforderungen an Pumpspeicherkraftwerke in Hinblick auf eine rasche Verfügbarkeit, kurze Umschaltzeiten sowie hohe Ausbauwasserdurchflüsse ist die Auslegung des erforderlichen Wasserschlosses stets ein Optimierungsprozess. Dabei hat das Wasserschloss für das Gesamtsystem nachfolgende Aufgaben vorteilhaft zu erfüllen: Unterbindung der Druckstoßausbreitung in den Druckstollen verbesserte Kontrollierbarkeit und reduzierte Oszillation der Wassersäule bei unterschiedlichen Produktionserfordernissen. So wurden insbesondere in Österreich Wasserschlösser immer ausgeklügelter entworfen, um sowohl in technischer als auch wirtschaftlicher Hinsicht den Anforderungen zu begegnen. Deshalb sind im Entwurf Drosselelemente, Überfälle zur Erzeugung eines Differentialeffektes durch symmetrische oder asymmetrische hydraulische Verluste oder Trennung der Wassersäule entwickelt worden. Im Falle des Abschwingens nach gefüllter Oberkammer kann es ab einer gewissen Zeit zur Trennung der Wassersäule am Überfall aus der Oberkammer kommen. Während die Wassersäule im Schacht rasch sinkt verbleibt immer noch Wasser in der Oberkammer, da es aus dieser nicht so rasch nachfließen kann. Das so verzögert in den Schacht nachstürzende Wasser führt durch den Wasserstrahl zu einem starken Lufteintrag in das Wasserpolster des Schachtes und sowie in weiterer Folge der Unterkammer. Dabei ist es wichtig, dass ein vermehrter Eintrag von Luft in den Druckstollen verhindert wird. Diese Funktionsfähigkeit wird für ein besonders großes Wasserschloss mit Hilfe eines physikalischen Modellversuches zusammen mit einer numerischen Berechnung in einer hybriden Modellierung überprüft. Der Entgasungsvorgang in der Unterkammer, aus dem Lufteintrag des nachstürzenden Wassers aus dem Schacht, wird in diesem Beitrag vorgestellt