Welche Schöpfwerke gibt es und wie werden sie betrieben?
Schöpfwerke bedienen sich unterschiedlicher Hebemechanismen, um Wasser entgegen eines Gefälles zu befördern.
- Die klassischste Variante ist das Schöpfrad, welches schon in der Antike eingesetzt wurde. Hierbei handelt es sich um ein Wasserrad, welches mit Schöpfeimern, -bechern oder -zellen ausgestattet ist und mit diesen am unteren Ende der Konstruktion Wasser schöpft und am oberen Ende wieder ausgießt.
- Eine andere Technik stellt die Kettenpumpe dar, welche ähnlich wie ein Schöpfrad ebenfalls mit mehreren Eimern oder Schaufeln bestückt ist. Diese führt die Pumpe jedoch an einer umlaufenden Kette, welche um zwei Räder (ein oberes und ein unteres) verläuft. Auf diese Weise lassen sich größere Höhenunterschiede überbrücken, durch die Reibung der beweglichen Teile sowie höhere Wasserverluste arbeiten Kettenpumpen jedoch weniger effizient.
- Die wohl effektivste Ausführung stellt die archimedische Schraube dar, die heutzutage überwiegend in modernen Schöpfwerken in Form von Schneckenpumpen eingesetzt wird. Sie besteht aus einer in einem Rohr befindlichen Schraube bzw. Wendel – welche meist noch einmal in Kammern unterteilt ist – und befördert Flüssigkeiten oder andere (Schütt-)Güter durch Drehung des gesamten Systems um die Mittelachse. Am oberen Ende des Rohrverlaufs verlässt das transportierte Medium schließlich die Schraube, während sich am unteren Ende darauf eine neue Kammer bildet, die wieder Flüssigkeiten oder Güter aufnehmen kann.
- Ferner werden auch Schöpfbrunnen als Schöpfwerk klassifiziert.
Wasserhebeanlagen nutzen verschiedene Energien zum Antrieb. Die simpelste Methode ist hierbei, das Gewässer selbst als Energiequelle zu verwenden. Durch seine Strömung bewegt es dabei entweder die Schaufeln oder einen separaten Antriebsmechanismus, der seine Kraft auf die Förderkomponenten überträgt. Allerdings wird hierdurch nur wenig Energie aufgebracht, wodurch sich diese Antriebsmethode nur zur Überwindung geringer Höhen eignet, wie es beispielsweise bei der Bewässerung von Feldern der Fall ist. An Küstengebieten und anderen windreichen Regionen bietet sich die Nutzung von Windkraft an. Ähnlich wie bei einer Windmühle (oder moderner gedacht: bei einem Windkraftwerk) wird ein separater Mechanismus vom Wind angetrieben, der diese Kraft schließlich auf das eigentliche Schöpfwerk überträgt. Selbstverständlich wurden viele Wasserhebeanlagen auch mit Muskelkraft von Menschen und Tieren betrieben und werden dies teilweise heute noch.
Mit dem Zeitalter der Industrialisierung änderten sich schließlich die favorisierten Antriebe und Motoren hielten Einzug. Diese wurden zunächst mit Dampfkraft und im späteren Verlauf mit Kraftstoffen wie Benzin oder Diesel betrieben. Heutzutage verwenden Schöpfwerke überwiegend Elektromotoren, die das Schöpfrad, Kreisel- oder Schneckenpumpen oder andere Schöpfvorrichtungen antreiben.
Welche Funktionen erfüllen Schöpfwerke heute?
Ihren ältesten Verwendungszweck haben Schöpfwerke zur Bewässerung in der Landwirtschaft und kommen dafür auch heute noch zum Einsatz. Mit ihnen lässt sich Wasser auf höher als der Flusslauf gelegene oder weiter entfernte Flächen transportieren. Mit der Hebung ist es außerdem möglich, das neu geschaffene Gefälle auch besser auszunutzen.
Eine andere Funktion haben Wasserhebeanlagen bei der Entwässerung von Sümpfen, Mooren und Marschen. Durch den „Abtrag“ des Wassers können diese Gebiete beispielsweise trockengelegt und so neues Bauland oder Ackerland gewonnen werden. Dies geschieht überwiegend an Küstenregionen, in Europa zum Beispiel in den Niederlanden bzw. an der Nordsee generell.
Ein weiterer Nutzen von Schöpfwerken findet sich in der Regulierung von Wasserständen und im Hochwasserschutz. An überschwemmungsgefährdeten Flüssen und im Küstenland heben sie die Wassermassen, die die Kapazitäten der natürlichen Gewässer übersteigen, in Vorfluter, über die Deiche ins Meer oder aber in speziell errichtete Speicherbecken. Eine ähnliche Funktion erfüllen auch Abwasserpumpwerke bzw. Abwasserhebewerke, wenn Kanalisationen die Überlastung droht – etwa bei starken Regenfällen. Die Anlagen können helfen, Rückstaue und die Flutung von Siedlungen zu verhindern. Selbstverständlich dienen Abwasserhebestationen auch allein dazu, Abwässer von tiefer gelegenen Ortsteilen in die Hauptsammler zu transportieren, wenn dies über ein normales Gefälle oder Kapillareffekte nicht möglich ist.
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