Turbinen

Eine Turbine ist eine rotierende Maschine, die die Energie eines strömenden Mediums in mechanische Rotationsenergie überführt. Turbinen finden sich in Kraftwerken, Antrieben und Windkraftanlagen. Zu den Haupttypen gehören Wasserkraftturbinen, Dampf- und Gasturbinen sowie Windturbinen. Sie wandeln kinetische oder Druckenergie des Mediums in Drehmoment und Drehzahl um und treiben so Generatoren oder andere Maschinen an.

Funktionsprinzip und Bauart unterscheiden sich je nach Medium. Grundlegend arbeiten Turbinen entweder als Impulsturbinen, bei denen Hochgeschwindigkeitsstrahlen auf Blätter treffen, oder als Reaktionsturbinen, bei denen der Druck des Mediums im Laufrad genutzt wird. Darüber hinaus unterscheidet man Axial- und Radialströmung sowie typische Bauformen wie Laufräder und Gehäusekonstruktionen. Typische Komponenten sind Rotor, Stator, Gehäuse, Achse, Lager, Dichtungen und Kupplungen; bei größeren Anlagen gehören Turbinen mit Generator, Getriebe oder Ölsystemen dazu.

Anwendungen umfassen Wasserkraftwerke, Dampfkraftwerke (Dampfturbinen) und Gaskraftwerke (Gasturbinen), Industrieantriebe, Flugzeug- und Schiffsantriebe sowie Windkraftanlagen, die kinetische Energie des Winds in Rotationsenergie umwandeln. Die Effizienz hängt von Medium, Turbinentyp und Betriebspunkt ab; bei Windturbinen gilt das theoretische Betz-Limit von rund 59 Prozent der Windenergie als obere Grenze, während reale Anlagen darunter liegen.

Historisch markierten Entwicklungen im 19. Jahrhundert Wendepunkte in der Stromerzeugung; Charles Parsons entwickelte 1884 die erste praktikable Dampf-Turbine für die Energieerzeugung. Seitdem führten Fortschritte in Materialien, Thermodynamik und Aerodynamik zu höheren Leistungen, geringeren Emissionen und größerer Zuverlässigkeit. Umweltaspekte betreffen Emissionen, Lärmbelastung und Wasser- bzw. Ressourcenbedarf bei bestimmten Turbinensystemen.