29.08.2025 Dichtungslösungen für maximale Erträge in Wasserkraftwerken

Der sichere, stabile und effiziente Betrieb von Wasserkraftwerken ist eine Säule im zukünftigen Netto-Null-Energiemix. Je nach regionalen und klimatischen Gegebenheiten kann die aus Strömungsenergie erzeugte Wasserkraft mehr als 80% der produzierten elektrischen Energie eines Landes betragen. Um dies zu realisieren, müssen die Energieanlagen im 24/7-Betrieb zuverlässig Leistung erbringen. Hier gilt es, Ausfallzeiten zu vermeiden – und ohne passgenaue Dichtungen funktionieren weder Turbinen noch Ventile. Die Dichtungsmaterialien von Freudenberg Sealing Technologies bilden eine nahtlose Verbindung zwischen den mechanischen Komponenten der Anlagen. Sie widerstehen eiskaltem Wasser und schwankenden Drücken ebenso wie Salzwasser und behalten dabei ihre Formstabilität.

An Land unterscheidet man zwischen Laufwasserkraftwerken und Ausleitungskraftwerken, die in Strömen oder an Flüssen installiert werden. Pumpspeicherkraftwerke und Kavernenkraftwerke hingegen dienen vorrangig als Energiespeicher. Und um die unendliche Energie der Meere nutzbar zu machen, haben Gezeitenkraftwerke entlang der Küsten inzwischen Marktreife erlangt. Um ein Gefühl dafür zu bekommen, unter welchen herausfordernden Umgebungen die eingesetzten Dichtungswerkstoffe maximale Effizienz liefern müssen, ist es unerlässlich, die Turbinen näher zu betrachten, die von den jeweiligen Wassermassen angetrieben werden.

In welchem Winkel, aus welcher Fallhöhe, mit welchem Volumen und mit welchem durchschnittlichen Strömungsdruck wird das Wasser auf die Turbinen treffen? Das sind die Kernfragen bei der Auswahl der passenden Turbinen für eine maximale Effizienz von Wasserkraftwerken. Grundsätzlich wird zwischen Gleichdruckturbinen und Überdruckturbinen unterschieden. Alle Turbinen-Modelle eint, dass sie nur mit optimal ausgewählten Dichtungswerkstoffen den harschen Umgebungsbedingungen trotzen können.

Die unterschiedlichen Anströmwinkel und -geschwindigkeiten, die zu erwartende Druckverteilung und die Wassereigenschaften erfordern viel Know-how bei der Auswahl geeigneter Dichtungswerkstoffe. Diese Materialkompetenz wird bei Freudenberg Sealing Technologies seit Jahrzehnten auf- und ausgebaut. An jedem Standort von Wasserkraftwerken sind die Umgebungsbedingungen für alle eingesetzten Komponenten herausfordernd, und es gibt viel zu beachten. An dynamischen Dichtstellen im Frischwasserbereich werden Werkstoffe mit einer hohen Anpassungsfähigkeit benötigt, die ein ausgewogenes Verhältnis von Wasserverträglichkeit, Verschleißfestigkeit und Dichtungsleistung erbringen. Vorrangig kommen hier Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyurethan (PU) oder Nitrilkautschuk (NBR) zum Einsatz. Diese Stoffgruppen bewähren sich auch bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten. Wenn jedoch hochturbulente Umgebungen vorherrschen, verschiebt sich der Schwerpunkt der benötigten Materialeigenschaften auf eine hohe mechanische Festigkeit und Vibrationsbeständigkeit. Für diesen Einsatzbereich eignen sich u.a. Hochleistungs-Thermoplaste wie das Polyetheretherketon (PEEK) ideal. In eisigen Umgebungen kommt es hingegen primär auf eine hervorragende Beständigkeit gegen die kalten Temperaturen und eine erhöhte Ozonbelastung an. Hier bewähren sich Dichtungen aus Ethylen-Propylen-Dien-Monomer (EPDM) – sie bleiben auch beim Einsatz im frostigen Umfeld über einen langen Zeitraum hinweg flexibel. Beim Betrieb von Wellen- oder Gezeitenkraftwerken muss berücksichtigt werden, dass Salzwasser hochgradig korrosiv ist – und daher chemisch inerte und korrosionsbeständige Werkstoffe unerlässlich sind. Hier kommt z.B. EPDM zum Einsatz. Diese Stoffgruppe widersteht Salzwasser und ungeschützter Sonneneinstrahlung über einen langen Zeitraum. Grundsätzlich gilt: Nur perfekt ausgewählte Werkstoffe und kundenindividuell gefertigte Dichtungen reduzieren den Verschleiß von Wasserkraftanlagen und ermöglichen einen wartungsarmen Betrieb.

Die Entwicklung neuer Wasserkraftwerke konzentriert sich aktuell auf Asien, Afrika und Südamerika. Brasilien nimmt hier eine Sonderstellung ein. Die dort installierten Wasserkraftwerke sind dadurch gekennzeichnet, dass besonders große Turbinen seit Jahrzehnten für die Energienutzung im Einsatz sind. Damit werden auch großformatige und hoch-performante Dichtungen im Rahmen der Wartungs-Zyklen benötigt. An dieser Stelle zählt Werkstoff- und Fertigungs-Know-how. Mit seinem internationalem Produktions- und Distributions-Netzwerk können Dichtungen von Freudenberg Sealing Technologies passgenau und zügig produziert und geliefert werden.

Richtet man den Wasserkraft-Fokus auf Europa, wird deutlich: Hier wird ein Großteil des möglichen Kraftwerk-Potenzials bereits ausgeschöpft. Das liegt sowohl an hohen Umweltauflagen als auch daran, dass entlang der europäischen Flüsse und Ströme bereits umfassende Installationen von Wasserkraftanlagen erfolgt sind. Damit fokussieren sich die Europäer aktuell auf die Modernisierung bestehender Anlagen, die teilweise bereits länger als 100 Jahre im Betrieb sind. Gleiches gilt für Nordamerika. Auch in Kanada und in den USA erzeugen derzeit umfangreiche Modernisierungsprogramme eine neue Welle der Wasserkraftentwicklung. Auch ohne politische Planungssicherheit wurde die Notwendigkeit zum zeitgemäßen Upgrade der Wasserkraftwerke erkannt und mündet zunehmend in die Neuvergabe von Wartungsverträgen.

Weltweit sind in den kommenden Jahren neue Entwicklungen und Installationen von Wellen- und Gezeitenkraftwerken sowie der Auf- und Ausbau von Pumpkraftwerken als Energiespeicher zu erwarten. Im jährlich erscheinenden Ausblick "2025 World Hydropower Outlook“  der International Hydropower Association geht man davon aus, dass Pumpspeicherkraftwerke (PSH), die weltweit bewährteste Technologie zur Stromspeicherung in großem Maßstab, in Zeiten von Marktvolatilität und Systemstress die Aufmerksamkeit von Politik und Investoren gewinnen. Mit wichtigen politischen Reformen und mehr als 60 GW an PSH-Projekten in der Entwicklung hat Europa eine klare Chance, den Schwung in die Umsetzung zu bringen.Wasserkraft ist eine der ältesten und nachhaltigsten Formen der erneuerbaren Energie. Sie erzeugt keine direkten Emissionen und trägt dazu bei, den ökologischen Fußabdruck zu verringern und gleichzeitig die Energieversorgung zu sichern. Freudenberg Sealing Technologies ist mit seinem  Werkstoff-Know-how dabei in der Lage, für jede Umgebungsanforderung den optimalen Werkstoff zu kundenindividuellen Dichtungen zu formen und damit einen Schritt weiter in Richtung Klimaneutralität zu gehen.