• Das Luftgeformte Wasserrad. Ein Projekt mit Höhen und Tiefgang.

     
    Zuerst einmal vorweg für alle, die sich schon gefragt haben, ob das Sommerloch uns verschluckt hat: Wir sind während der letzten zweieinhalb Monate nicht auf der faulen Haut gelegen, und auch viel seltener als wir wollten am Pool. In einem Auftragsprojekt haben wir für die 3. Wasser Biennale in Fürstenfeld ein Wasserrad gebaut, das als schwimmendes Kunstwerk Strom erzeugt. Die gute Nachricht ist: Wir sind nun wieder zurück, um voller Elan an der weiteren Realisierung unseres Solargrills zu arbeiten. Was uns dagegen nicht so gut gefällt: Das Wasserrad hat wesentlich mehr Probleme und Arbeit gemacht als uns lieb war. Aufgrund technischer Gebrechen war es leider nur viel kürzer als geplant in Betrieb. Nun ja, dafür haben wir einen reichen Schatz an Erfahrungen gewonnen; denn die Wissenschaft gewinnt letztendlich immer!

    Das luftgeformte Wasserrad (2. Prototyp)

    Aber immer schön der Reihe nach. Der Beginn dieses Projekts liegt noch vor dem Start von Project Sunsausage.
    Dass die Technik meist ein sehr trockenes Pflaster mit einem chronischen Mangel an Kreativität ist, dürfte bekannt sein. So kann es sehr fruchtbar sein, wenn sie Impulse und frische Ideen aus dem Bereich der Künste aufnimmt. Eine solcher kreativer Input kam von der Künstlerin Isabella Pessl. Sie hatte die Idee, die uralte Technik des Wasserrades mit einem unverstellten Blick und modernen Materialien neu aufzugreifen: als aufblasbares Wasserrad, das nur von zwei Seilen gehalten in der Strömung eines Flusses schimmend Energie erzeugt.
    Einen ersten Prototypen hatte sie bereits während ihrer Studienzeit gebaut. Nun galt es, die Idee in Form eines interdisziplinären Forschungsprojektes weiterzuentwickeln und in eine leistungsstarke Maschine umzuwandeln. Den Rahmen dafür bot die 3. Wasser Biennale, der das Rad als Exponat dienen sollte.
    Jederzeit bereit für neue Herausforderungen, nahmen wir – das Team, das wenig später zu den Trägern von Project Sunsausage werden sollte – das Projekt Anfang dieses Jahres gemeinsam mit dem Initiator experimonde | die Welt des Experiments gerne an und führten es mit Hilfe von Simon Laburda von DKIA durch. Nach einer Standortsuche, hydrologischen Messungen, Berechnungen und dem Diskutieren zahlreicher Ideen zur Ausarbeitung eines Entwurfes konnten wir Anfang Juni mit dem Bau beginnen.

    Natürlich kommt auch ein aufblasbares Wasserrad nicht ohne starre Teile aus. So mussten wir ein eigenes Getriebe bauen, um die extrem langsame Drehgeschwindigkeit des Rades für den Generator nutzbar zu machen. Generator und Getriebe liegen im Inneren des Rades, sodass nur ein Kabel zur Übertragung der elektrischen Energie an Land geführt werden muss. Beim Mitteltorso setzten wir ein höchst experimentelles Leichtbaukonzept um, das mit wenigen Druckstäben und einem stabilisierenden Pneu auskommt. Es hat sich über die gesamte Betriebsdauer bestens bewährt. Lediglich bei den Seitenaufbauten mussten wir aufgrund fertigungstechnischer Schwierigkeiten einige Abstriche machen und die aufblasbaren Schwimmkörper mit einem Gerüst aus Holz verstärken. Daran aufgehängt befanden sich sechs Schaufelblätter aus einer starken Kunststoffplane. Gerade rechtzeitig zur Eröffnung der Wasser Biennale am 7. Juli 2012 konnten wir das Wasserrad fertigstellen und in Betrieb nehmen.

    Eröffnung der Wasser Biennale bei der Schalkmühle in Fürstenfeld (1.Prototyp) - © Wasser Biennale

    Am Tag nach der Eröffnung mussten wir zum ersten mal die zermürbende Kraft des Wassers erfahren. Starke Beschädigungen an den Schwimmkörpern und den Seitenaufbauten infolge unzähliger wechselnder Belastungen während der Drehbewegung des Wasserrades zwangen uns, diese neu und wesentlich solider auszuführen. Auch die elektrische Leistung war beim ersten Modell deutlich unter den Erwartungen geblieben, was auf eine zu geringe Übersetzung des Getriebes und die wellige Drehbewegung zurückzuführen war. Um dies zu beheben bauten wir eine zusätzliche Übersetzungsstufe ins Getriebe ein und brachten nun neun statt sechs Schaufelblätter an, welche wir zusätzlich leicht schräg stellten.

    Anfang August waren wir endlich fertig und konnten das Rad erneut zu Wasser lassen. Die Modifikationen an Getriebe und Schaufelblättern hatten sich gelohnt, das Wasserrad war nun wie erwartet in der Lage, eine konstante elektrische Leistung von rund 50 Watt abzugeben; genug um den Schaltkasten mit Pufferbatterie, Bildschirm, Steckdose – zum Beispiel als Ladestation von E-Bikes oder für den Betrieb eines Radios – sowie eine kleine Straßenlaterne mit Strom zu versorgen!

    Das verbesserte Wasserrad (2. Prototyp)

    Zum Wohl!

    Die Freude währte allerdings nicht lange. Vier Tage und etwa fünfzigtausen Umdrehungen später gab das nächstschwächere Glied der Konstruktion nach. Mit jeder Bewegung hatten die Befestigungspunkte der Schaufelblätter sich ein klein bisschen mehr aufgewetzt, bis sie schließlich rissen und die Schaufeln sich vom Rad ablösten. Wieder mussten wir das Wasserrad bergen.
    Immerhin, die neuen Seitenaufbauten hatten gehalten, und auch die Maßnahmen zum Schutz der aufblasbaren Schwimmkörper waren erfolgreich. Da unsere Ressourcen nun aber aufgebraucht waren, mussten wir das Projekt vorerst beenden. Unser Glaube an die Machbarkeit und energietechnische Relevanz eines solchen Wasserrades bleibt aber ungebrochen, und wir hoffen, dass das Projekt in der einen oder anderen Form in Zukunft weitergeführt werden kann, um auf die bisherigen Entwicklungsschritte aufzubauen. Interessierte können hier übrigens bald einen detaillierteren technischen Bericht nachlesen.

    Zuletzt noch vielen Dank an die zahlreichen Freunde und Helfer, ohne die die Umsetzung des Projekts nicht möglich gewesen wäre! Trotz aller Schwierigkeiten hat es großen Spaß gemacht! Außerdem werden uns die gewonnenen Erfahrungen sicher auch bei der weiteren Entwicklung unseres Solargills hilfreich sein, der mechanisch immerhin wesentlich weniger anspruchsvoll ist.

    VIVAT!

    Konzeptstudie

    Aufblasbarer Mittelkörper mit Druckstäben

    Montage der Seitanaufbauten

    Letzte Arbeiten am Schaltkasten (Simon Laburda, DKIA)

    Das Wasserrad am 7.Juli, Eröffnung der Wasser Biennale (1.Prototyp) - © Wasser Biennale

    Einbau des Generators mit verbessertem, 3-stufigen Kettengetriebe (Übersetzung 1:21)

    Neue Seitanaufbauten: Bohren und Schrauben schrauben, bohren und Schrauben schrauben, bohren und ...

    Es ist so gut wie...

    ... fertig!

    2. Prototyp in Betrieb - © Wasser Biennale