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Turbinen in Wasserkraftwerken sind enormen Kräften und Schädigungsmechanismen ausgesetzt. Erosion und Kavitation führen mit der Zeit zu großen Effizienzverlusten und einer deutlichen Verringerung der Lebensdauer. Um das zu verhindern, setzen Turbinenhersteller auf die High-Tech-Beschichtungen von Oerlikon Metco und Oerlikon Balzers.
Die Nachfrage nach Energie steigt ständig, getrieben durch das Bevölkerungswachstum und den zunehmenden Wohlstand in den Schwellenländern. Eine der umweltfreundlichsten Arten der Energiegewinnung ist die Nutzung der Wasserkraft – mittels direkt in den Flusslauf integrierter Laufwasserkraftwerke, die ständig Energie erzeugen, oder Pumpspeicherkraftwerken (z.B. Talsperren), mit deren Hilfe Energie gespeichert und zu jedem gewünschten Zeitpunkt abgerufen werden kann – eine Funktion, der immer größere Bedeutung zukommt.
Entscheidender Faktor: Wirtschaftlichkeit
Oerlikon Metco bot bereits in den 30er-Jahren des letzten Jahrhunderts erste Beschichtungen für Francisturbinen an, und seit den 1980er-Jahren schützen die thermisch gespritzten Schichten des Unternehmens – sie können bis zu 400 μm (0,4 mm) dick sein – Tausende von Turbinen in den Wasserkraftwerken weltweit. Die Schichten sind dabei individuell zugeschnitten: Sie sind abhängig vom Design der Maschine, von der konkreten Betriebsweise und den spezifischen Betriebsbedingungen.
Oerlikon Balzers wiederum ist spezialisiert auf extrem dünne PVD-Beschichtungen. Mit BALINIT werden Zerspanungswerkzeuge beschichtet, die bei der Herstellung von Turbinenteilen zum Einsatz kommen, aber auch Lager oder Ventile im Gesamtsystem. Bei beiden Anwendungen ist es das Ziel, Verschleiß durch Reibung zu reduzieren und damit die Effizienz zu erhöhen.
Die richtige Beschichtung ermöglicht nicht nur eine längere Lebensdauer, sondern auch längere Revisionszyklen und eine höhere Effizienz. Für eine individuelle Anpassung sind sowohl das Design der Turbinen (Pelton, Francis, Kaplan) als auch die Betriebsbedingungen ausschlaggebend. Die Pelton-Turbine kommt beispielsweise in Bereichen mit großen Fallhöhen (ab 100 Meter) und kleinen Wassermengen zum Einsatz. Im gegensätzlichen Fall – also bei geringer Fallhöhe und großen Wassermengen – meist eine Kaplan-Turbine. Letztere ist von ihrer Bauart her anfälliger für die materialschädigende Kavitation, was sich sowohl auf die Wahl der Schicht als auch auf die zu beschichtenden Turbinenteile auswirkt. Die vom Wasser mitgeführte Menge an Schlick, Sand und Kies, aber auch Verschmutzungen durch Chemikalien müssen für den Verschleißschutz ebenfalls berücksichtigt werden.
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