Seine Erfindungen:

Die Kaplan-Turbine

1913-1917 kämpfte Kaplan um die Anerkennung seiner Erfindung, einer neuartigen Turbine, die auch in Amerika großes Interesse fand. Die Kaplanturbine brachte durch die verstellbaren, stromlinienförmig gebauten Laufschaufeln auch für Niederdruckkraftwerke mit Gefällstufen unter 25m eine Steigerung der Leistung.

In Velm bei Gramatneusiedl in Niederösterreich wurde die erste Kaplanturbine in Betrieb genommen. Sie hatte einen Laufraddurchmesser von 185 mm (heute beträgt dieser 9,3 m).

Die internationale Anerkennung auf der Versammlung der Weltkraftwerkskonferenz in Berlin 1936 erlebte Victor Kaplan nicht mehr.

Auf der Weltkraftwerkskonferenz wurde erklärt, dass "die Kaplanturbine" zu den größten Fortschritten zähle, die auf dem Gebiet des Wasserkraftmaschinenbaus je gemacht worden seien.

Die Kaplan-Turbine eignet sich besonders für Flüsse, bei denen große Wassermengen bei geringem Gefälle vorhanden sind. Vertikal eingebaute Kaplan-Turbinen werden in Flusskraftwerken für Fallhöhen bis maximal 65 m eingesetzt.

Das Laufrad der Kaplan-Turbine ist einem Schiffspropeller ähnlich. Durch dessen verstellbare Schaufeln strömen die Wassermassen und treiben die Turbine an.

Der Leitapparat der Kaplan-Turbine besteht aus jalousieartigen Lamellen. Er hat die Aufgabe, die einströmenden Wassermassen so zu lenken, dass sie parallel zur Turbinenwelle auf die Schaufeln des Laufrades treffen.

Die Schaufeln werden mit Servomotoren gesteuert. Verstellbar sind sowohl die Schaufeln des Leitapparats als auch die Schaufeln des Laufrades. Sie werden den Schwankungen der Wasserführung und des Gefälles angepasst. Je nach Einsatzbereich werden Kaplan-Turbinen mit drei bis sechs Laufradschaufeln gebaut.

Große Kaplan-Turbinen sind vorwiegend vertikal eingebaut, so dass sie das Wasser von oben nach unten durchströmen. Eine Kaplan-Turbine im Donaukraftwerk Aschach hat einen Laufraddurchmesser von 8,4 m und ein Gesamtgewicht von 1 300 Tonnen. Kaplan-Turbinen laufen äußerst schnell und haben einen Wirkungsgrad bis zu 95 %.

Sonderform: TAT-Turbine

Bei kleineren Wasserkraftwerken (max. 10 MW) mit einer Fallhöhe zwischen 2 und 24 m werden heute TAT-Turbinen (Tubular Axial Turbines) eingesetzt. Das sind kleinere Kaplan-Turbinen mit vorwiegend vertikaler Achse. Bei diesen Turbinen kann nur entweder das Laufrad oder das Leitrad reguliert werden.

Die Kaplan-Rohrturbine

Aus der Kaplan-Turbine wurde für niedrige Fallhöhen (max. 25 m) die Kaplan-Rohrturbine entwickelt, die Leistungen bis zu 75 MW erzielt.

Die Rohrturbinen werden, um Umlenkverluste weitgehend zu vermeiden, horizontal in der Richtung des strömenden Wassers eingebaut. Der Generator befindet sich in der Verlängerung der Turbinenwelle in einem vom Wasser umströmten, wasserdichten Gehäuse.

Axial durchströmte Rohrturbinen haben mit dem höheren Volllastwirkungsgrad sowie einer größeren Schluckfähigkeit gegenüber vertikalen Kaplan-Turbinen vielfache Vorteile.

Rohrturbinen oder Horizontalturbinen sparen Platz und ermöglichen geringere Bauhöhen der Krafthäuser. Dadurch wirken sie weniger störend in der Landschaft. Aus diesem Grund wurden in letzter Zeit vorwiegend Rohrturbinen installiert.

Sonderform: STRAFLO-Turbine

Eine Weiterentwicklung der Kaplan-Rohrturbine ist die STRAFLO-Turbine (von engl. "straight flow" = "geradeaus fließen"). Turbine und Generator bilden bei der STRAFLO-Turbine eine Einheit. Sie sind also nicht über eine Antriebswelle verbunden. Der Generator liegt in der gleichen Ebene wie das Laufrad, ist aber außerhalb des durchströmten Rohres angeordnet. Die Lagerung befindet sich beidseits des Laufrades. Das Wasser fließt also durch den Rotor des Generators hindurch.

STRAFLO-Turbinen werden in Österreich eher selten verwendet. Zwischen 1938 und 1950 wurden für 14 Niederdruckkraftwerke in Österreich und Süddeutschland STRAFLO-Turbinen gebaut.

Die größte STRAFLO-Turbine wurde für das erste kanadische Gezeitenkraftwerk in Annapolis gebaut und dient als Pilotprojekt. Damit sollen die Betriebseigenschaften einer großen STRAFLO-Turbine und deren Eignung für Fluss- und Gezeiten-Großkraftwerke untersucht werden. Das Gezeitenkraftwerk Annapolis ist ein Kraftwerk mit Einfachwirkung. Nur während das Wasser vom Annapolis-Staubecken in die Annapolis-Bucht fließt, wird Strom erzeugt. Liegt der Meeresspiegel über dem Spiegel des Staubeckens, so strömt das Meerwasser in das Staubecken ohne dabei Strom zu erzeugen.

Der Durchmesser des Laufrades beträgt 7,6 m. Die Turbine besitzt 18 Leitschaufeln und 4 Laufradschaufeln, ihre Leistung beträgt 20 MW. Die Fallhöhe liegt zwischen 1,4 und 6,8 m.

Sonderform: S-Turbine

Eine Weiterentwicklung der Kaplan-Rohrturbine ist die S-Turbine. Sie wird für kleinere Kraftwerke bis etwa 15 MW und Fallhöhen bis 15 m (max. 25 m) standardmäßig gefertigt.

Das Saugrohr der Rohrturbine ist s-förmig gekrümmt. An der Stelle der S-Krümmung wird die Welle zum Antrieb des Generators herausgeführt. Die besonders kompakte Bauweise und die einfach gehaltenen Ein- und Auslaufbauwerke erfordern minimale Bauabmessungen und tragen damit zur Senkung der Baukosten bei.

Durch die aufgrund der geringen Bauabmessungen mögliche geringe Höhe der Krafthäuser können diese gut in die Flusslandschaft eingegliedert werden. Vormontierte Baugruppen ermöglichen minimale Montagezeiten und einen weitgehend wartungsfreien, automatischen Betrieb.

Sonderform: Getriebe-Rohrturbine

Eine Weiterentwicklung der Kaplan-Rohrturbine ist die Getriebe-Rohrturbine. Sie wird für kleinere Kraftwerke bis etwa 4 MW und kleine Fallhöhen bis max. 12 m standardmäßig gefertigt.

Der Generator ist durch unterschiedliche Getriebearten über eine horizontale oder vertikale Achse mit der Turbine verbunden. Durch die Wahl der geeigneten Getriebeübersetzung ist eine optimale Anpassung an die Turbinendrehzahl möglich. Das Getriebe ist als eigenständige Einheit ohne Turbinendemontage ausbaubar.

Die besonders kompakte Bauweise und die einfach gehaltenen Ein- und Auslaufbauwerke erfordern minimale Bauabmessungen und tragen damit zur Senkung der Baukosten bei. Die dadurch mögliche geringe Krafthaushöhe ermöglicht eine umweltfreundliche Eingliederung in die Flusslandschaft. Die Getriebe-Rohrturbinen werden vollständig montiert geliefert und erlauben einen weitgehend wartungsfreien, automatischen Betrieb.

Sein Leben:

Der Entwickler der "Kaplanturbine", Viktor Kaplan, erblickte am 27. November 1876 in Mürzzuschlag das Licht der Welt. Schon von Kindesbeinen an war Viktor von der Welt der Technik fasziniert und baute bereits im zarten Volksschulalter Wasserräder. Wenig später folgten dann auch ein Elektromotor sowie eine Dampfmaschine aus einer alten Blechdose.

Beeindruckend war auch seine nächste Entwicklung: ein Fotoapparat, den er aus einigen Haushaltsutensilien herstellte. Zu dieser Zeit wohnte die Familie Kaplan bereits in Wien, wo Viktor die Realschule besuchte.

Nachdem er die Matura im Jahre 1895 abgelegt hatte, inskribierte er an der Technischen Hochschule in der Bundeshauptstadt. 1909 promovierte er zum Doktor.

Seine erste Arbeitsstellen trat er aber bereits vor dem Abschluss seines Studiums in einer Maschinenfabrik in Leobersdorf an. Zwei Jahre später wurde der junge Ingenieur an die Deutsche Hochschule nach Brünn berufen. Sein Forschungsinteresse dort galt vorrangig der theoretischen Physik.

1909, knapp nach seiner Promotion, habilitierte Kaplan in Brünn, wo er nun zum Adjunkten ernannt wurde. Im selben Jahr heiratete er Margarethe Strasser, eine junge Frau, deren Bekanntschaft er ein Jahr zuvor auf einer Skandinavienkreuzfahrt gemacht hatte.

1912, nach intensiven Forschungsjahren im Turbinenambulatorium in Brünn meldete Kaplan sein erstes Turbinenpatent an.

Zehn Jahre später, 1922, wurde die optimierte Kaplan-Turbine fertiggestellt. In der letzten Phase der Untersuchungen musste Viktor Kaplan jedoch aus gesundheitlichen Gründen sein Team mit der Arbeit alleine lassen.

1925 wurden bereits einige Kaplan-Turbinen In Österreich in Betrieb genommen. Auch die Schweden hatten die Leistungskraft der Turbinen entdeckt und verwendeten sie für ihre Großkraftwerke.

Der Gesundheitszustand von Viktor Kaplan verschlechterte sich in den darauffolgenden Jahren so sehr, dass er sich 1931 ins Privatleben zurückzog.

1934 starb er auf seinem Landsitz Rochuspoint in Unterach am Attersee.

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