Das Wasserrad war früher aus keiner Mühle oder keinem Sägewerk wegzudenken. Dann geriet es in Vergessenheit und hatte nur noch nostalgischen Nutzen. Mittlerweile gibt es jedoch einige Firmen, die das Wasserrad fit für die Stromerzeugung machen.
Rad im Baukastensystem: Das Ingenieursbüro Drews aus Pinneberg hat beispielsweise das „Segmentkranz-Wasserrad“ entwickelt. Es setzt sich nach dem Baukastenprinzip aus vorgefertigten Segmenten zusammen. Der Gedanke hinter diesem System: Bisher musste jedes Wasserrad speziell für seinen Standort komplett in Einzelanfertigung hergestellt werden. Im Vergleich dazu sollen mit dem Baukastenprinzip Zeit, Kosten und Montageaufwand deutlich reduziert werden, da auf vorgefertigte Teile aus der Serienproduktion zurückgegriffen werden und das Rad auf der Baustelle zusammengebaut werden kann, statt es am Stück transportieren zu müssen.
Technik aus der Windkraft: Ein bauartbedingter Nachteil von Wasserrädern ist ihre geringe Drehzahl bei gleichzeitig sehr hohen Drehmomenten. Um einen Stromgenerator antreiben zu können, ist daher ein Getriebe nötig, mit dem die Raddrehzahl von fünf bis acht Umdrehungen pro Minute auf das Zehn- bis Zwanzigfache übersetzt werden kann.
Einige Anlagenbauer gehen von Standzeiten um die 40 000 Volllaststunden aus, ehe das Getriebe generalüberholt oder ausgetauscht werden muss. Dennoch sollte man die wirkenden Kräfte nicht unterschätzen.
Eine Lösung, die ohne Getriebe auskommt, ist der permanenterregte Ringgenerator, den die Firma Clear Streams Linello aus Zürich anbietet. Vom Prinzip ähnelt der Generator einer getriebelosen Windturbine. Die Welle des Rades ist mit Magneten besetzt. Sie dreht sich in einem mit Kupferspulen besetztem Gehäuse und erzeugt so Strom. Im Gegensatz zum Getriebe arbeitet dieses System berührungslos und ist somit wartungsfrei und sehr langlebig, wobei Langzeiterfahrungen noch ausstehen. Geplant sind Generatoren in Leistungsstufen von 12 kW und 24 kW. j
Bauformen: Die gängigsten Bauformen sind ober-, unter- und mittelschlächtige Ausführungen. Sie unterscheiden sich in erster Linie darin, an welcher Stelle das Wasser auf das Rad trifft (Übersicht 1). Zudem kommen sie für verschiedene Wassermengen und Fallhöhen in Frage (Übersicht 2).
Beim oberschlächtigen Rad strömt das Wasser durch eine Rinne von oben in die wasserdichten Zellen des Rades. Dieses Wirkungsprinzip macht es relativ unempfindlich gegenüber Fremdkörper wie Äste oder Treibgut. Es hat außerdem einen sehr hohen Wirkungsgrad, weshalb dem oberschlächtigen Rad ein sehr gutes Preis-Leistungs-Verhältnis zuerkannt wird.
Unterschlächtige Wasserräder werden von der Wasserströmung unter dem Rad angetrieben. Es hat keine Zellen, sondern Schaufeln, die durch den so genannten Kropf laufen. Das ist eine auf die Schaufelgröße abgestimmte Rinne, die verhindern soll, dass Wasser an den Schaufeln vorbeifließt, ohne es anzutreiben. Auf diese Weise wird zwar der Wirkungsgrad gesteigert, man macht das Rad aber anfällig gegenüber Treibgut, sodass ein Feinrechen vorgeschaltet sein sollte. Er muss regelmäßig gereinigt werden, was zusätzliche Arbeit bedeutet. Zwar gibt es Reinigungsautomaten, doch die sind für eine Kleinstwasserkraftanlage sehr teuer.
Konstante Kraft: Bei mittelschlächtigen Wasserrädern trifft das Wasser etwa auf Narbenhöhe auf das Rad. Sie können entweder mit Zellen oder Schaufeln ausgerüstet werden. Wie oberschlächtige Wasserräder auch zeichnen sie sich durch ein relativ stabiles Teillastverhalten und einen hohen Wirkungsgrad aus (Übersicht 2).
Da Wasserräder meistens Einzelanfertigungen sind, können die Preise sehr stark schwanken. Entscheidend ist auch, wieviel in den Standort investiert werden muss, um Rinnen und Fundamente wieder „in Schuss zu bringen“. Für eine Anlage um 15 kW kann man mit Kosten von 4 000 bis 9 000 € pro Kilowatt installierter Leistung kalkulieren.
Aufgrund des Preises eignen sich Wasserräder als langfristige Investition auf Altstandorten. Vor allem, wenn dort Denkmalschutzauflagen oder Ähnliches vorliegen, sind Wasserräder wegen ihres Erscheinungsbildes oft die erste Wahl.
