Am 7. Januar 2010 zwang Frazil-Eis das Kernkraftwerk Salem in New Jersey zu einer manuellen Reaktorabschaltung (einem „Trip"). Im Januar 2000 führte eine Eisblockade im Kernkraftwerk Point Beach am Michigansee zu einem raschen Absinken des Kühlwasserstands an der Wasserfassung und löste eine Notabschaltung des Reaktors (einen „Scram") aus. Und von Januar bis März 2025 musste Trenton Water Works in New Jersey seine Hauptwasserfassung umgehen und sich fast zwei Monate lang auf dieselbetriebene Notpumpen stützen, nachdem Frazil-Eis die Systemkapazität verringert hatte [1][2].
Das sind keine Einzelfälle. Jeden Winter sind Wasserfassungen auf der gesamten Nordhalbkugel derselben Bedrohung ausgesetzt. Frazil-Eis (kleine Eiskristalle, die sich in unterkühltem, strömendem Wasser bilden und an Rechenoberflächen anhaften) kann eine Wasserfassung innerhalb von Minuten blockieren und legt Wasserkraftturbinen, kommunale Wasseraufbereitungsanlagen, industrielle Kühlwassersysteme und Beschneiungsanlagen genau in dem Moment still, in dem sie am dringendsten gebraucht werden.
Dieser Leitfaden erläutert die Physik der Eisbildung an Wasserfassungen, dokumentiert die fünf bewährten Verfahren zum Vereisungsschutz und stellt den technischen Ansatz vor, den ADENCO speziell für Coanda-Rechen im Einsatz bei extremer Kälte entwickelt hat.
Inhaltsverzeichnis
- Die Physik der Eisbildung an Wasserfassungen
- Zwei Arten der Eisverstopfung an Coanda-Rechen
- Fünf Verfahren zum Vereisungsschutz: Wie sie jeweils wirken
- Die richtige Vereisungsschutz-Strategie wählen
- ADENCOs Ansatz zum Vereisungsschutz von Coanda-Rechen
- Auslegung für kaltes Klima: Checkliste für die Spezifikation
- Häufig gestellte Fragen
- Quellen
Die Physik der Eisbildung an Wasserfassungen
Zu verstehen, wie sich Eis an Einlaufrechen bildet, ist die Voraussetzung für die Wahl der richtigen Schutzstrategie. Es gibt drei verschiedene Mechanismen der Eisbildung, die jeweils eine andere Reaktion erfordern.
Frazil-Eis
Frazil-Eis ist die gefährlichste und am wenigsten verstandene Gefahr für Wasserfassungen. Es entsteht, wenn turbulentes Wasser knapp unter seinen Gefrierpunkt abgekühlt wird (ein Zustand, der als Unterkühlung bezeichnet wird), typischerweise um nur 0,01 °C bis 0,1 °C [3][4].
Der Entstehungsprozess verläuft schnell und selbstbeschleunigend:
- Unterkühlung: Turbulentes, schnell strömendes Wasser (Stromschnellen, Riffel, Unterwasserkanäle) verliert Wärme schneller an die kalte Luft als ruhiges Wasser. Die gesamte Wassertiefe sinkt unter 0 °C, ohne dass sich eine stabile Eisdecke bildet.
- Keimbildung: Eiskristalle bilden sich, wenn winzige Keimpartikel (Eiskristalle aus der Luft, Staub oder Kavitationsblasen) in das unterkühlte Wasser gelangen. Die ersten Kristalle haben einen Radius von etwa 0,3 mm [3].
- Sekundäre Keimbildung: Vorhandene Kristalle stoßen in der Turbulenz zusammen und zerbrechen, und jedes Bruchstück wird zu einem neuen Keimbildungspunkt. Die Kristallbildung beschleunigt sich rasch, und ein Fluss kann innerhalb von Minuten von klarem Wasser zu einem dichten Eisbrei übergehen [3].
- Anhaftung: Schon bei einer Unterkühlung von 0,1 °C haften Frazil-Eiskristalle an Metalloberflächen. Bei 0,2–0,3 °C Unterkühlung haften sie an praktisch jeder Oberfläche, auch an Kunststoffen [3]. Kristalle lagern sich auf den Keildrähten ab, füllen die Spaltweiten aus und blockieren den Wasserdurchtritt.
Entscheidend ist: Frazil-Eis haftet an jeder Oberfläche, die 0 °C oder kälter ist. Die zuverlässigste Vorbeugung besteht darin, die Rechenoberflächen über dem Gefrierpunkt zu halten: und sei es nur um Bruchteile eines Grades [1][5].
Plättcheneis (Grundeis)
Plättcheneis entsteht, wenn sich Frazil-Eiskristalle auf getauchten Oberflächen (Keildrähte, Tragstäbe, Wehrkrone) ablagern und zu festen Platten zusammenwachsen. Es ist die Hauptursache für Blockaden an vollständig getauchten Wasserfassungen [1]. Anders als loses Frazil-Eis ist Plättcheneis mechanisch fest und lässt sich nicht allein durch die Strömungsgeschwindigkeit ablösen.
Atmosphärische Vereisung
Atmosphärische Vereisung tritt auf, wenn die Umgebungstemperatur deutlich unter dem Gefrierpunkt liegt und Sprühwasser oder Spritzwasser auf freiliegenden Rechenoberflächen gefriert. Dies betrifft oberflächlich angeordnete Rechen (einschließlich Coanda-Rechen), die sowohl dem Wasser als auch der kalten Luft ausgesetzt sind. Atmosphärische Vereisung baut sich von der Luftseite her auf, nicht von der Wasserseite, und ist bei starkem Wind und tiefen Temperaturen am ausgeprägtesten.
Zwei Arten der Eisverstopfung an Coanda-Rechen
Untersuchungen im Frostlabor der NTNU in Norwegen sowie eine Vor-Ort-Überwachung einer Wasserfassung mit Coanda-Rechen haben zwei unterschiedliche Verstopfungsmechanismen identifiziert, die für die Geometrie des Coanda-Rechens spezifisch sind [6][7]:
Typ I: Ansammlung von Weicheis
Weicher, nasser Eisbrei sammelt sich auf der Oberseite der Keildrähte des Rechens an, unmittelbar stromab der Nasszone, in der das Wasser in die Spalte eintritt. Das Eis haftet an den Keildrahtoberflächen, dringt aber nicht zwischen die Drähte ein. Unter der Eisdecke bleibt der Rechen teilweise offen, und ein Teil des Wassers fließt weiterhin hindurch.
Merkmale:
- Tritt auf, wenn Eispartikel im anströmenden Wasser die Rechenoberfläche berühren
- Der Rechen bleibt teilweise funktionsfähig
- Kann von selbst eisfrei werden, wenn die Wassertemperatur über 0 °C steigt
- Der Rückgang des Durchflusses erfolgt allmählich, nicht plötzlich
Typ II: Festeisbildung zwischen den Keildrähten
Festes Eis bildet sich zwischen den Keildrähten des Rechens, bevor überhaupt Eispartikel aus dem Wasser den Rechen erreichen. Dies geschieht, wenn der Rechen selbst infolge extremer Lufttemperaturen unter 0 °C abkühlt (beobachtet in Laborversuchen bei Lufttemperaturen von −13,8 °C bis −14,0 °C und Rechentemperaturen von −5,9 °C bis −7,1 °C) [6].
Merkmale:
- Tritt bei extremer Kälte auch ohne Frazil-Eis im Wasser auf
- Die Verstopfung des Rechens erfolgt schnell und vollständig
- Wird nicht eisfrei, solange die Frostbedingungen anhalten
- Erfordert einen aktiven Eingriff oder einen Temperaturanstieg, um den Durchfluss wiederherzustellen
Die norwegische Untersuchung kam zu einem ermutigenden Ergebnis: Der Coanda-Rechen öffnete sich nach allen Eisblockade-Ereignissen ohne jeden betrieblichen Eingriff wieder, sobald sich die Bedingungen verbesserten [6]. Der Rechen arbeitete unter allen normalen Winterbedingungen gut und war vollständig selbstreinigend. Eine vollständige Blockade trat nur bei den extremsten Unterkühlungsereignissen auf.
Fünf Methoden gegen Vereisung: Wie sie jeweils funktionieren
1. Elektrische Heizelemente
Prinzip: In die Rechenkonstruktion eingebettete oder an ihr befestigte Widerstandsheizelemente halten die Oberflächentemperatur der Keildrähte über 0 °C und verhindern so die Eiskeimbildung.
Funktionsweise: Heizkabel oder Heizelemente mit geringer Leistung werden während der Fertigung in das Siebpaneel integriert, entlang der Tragstäbe geführt oder in die Befestigungskonstruktion der Keildrähte eingebettet. Ein Temperaturfühler und ein Regler schalten die Heizung ein, wenn sich die Wasser- oder Lufttemperatur 0 °C nähert.
Wirksamkeit: Sehr hoch. Da Frazil-Eis nicht an Oberflächen über 0 °C haften kann, ist bereits eine minimale Beheizung (Anhebung der Oberflächentemperatur um 0,5–1,0 °C) gegen Verstopfung vom Typ I wie vom Typ II vollständig wirksam [1][5].
Einschränkungen: Erfordert eine Stromversorgung am Standort der Wasserfassung. Der Energieverbrauch ist gering (typischerweise 100–500 W/m² Siebfläche je nach Umgebungsbedingungen), erfordert jedoch eine Verkabelung zu einer Stromversorgung.
Geeignet für: Standorte mit vorhandener Elektroinfrastruktur; alle Rechentypen einschließlich Coanda-Rechen.
2. Rückführung von warmem Wasser
Prinzip: Ein Teil des unterstromigen Wassers (das nach dem Durchgang durch die Sammelkammer über 0 °C liegt) wird zur Wasserfassung zurückgeführt und erwärmt das anströmende Wasser sowie die Rechenoberfläche.
Funktionsweise: Eine kleine Umwälzpumpe entnimmt Wasser aus der Sammelkammer oder der stromabwärts liegenden Leitung und führt es der Wehrkrone oberhalb des Rechens oder direkt auf die Siebfläche zurück. Das rückgeführte Wasser ist (selbst bei nur 1–2 °C) warm genug, um eine Unterkühlung an der Siebfläche zu verhindern [1][5].
Wirksamkeit: Hoch bei mäßiger Kälte. Die Erwärmungswirkung hängt vom Verhältnis des zurückgeführten Durchflusses zum zuströmenden kalten Durchfluss und von der Temperaturdifferenz ab.
Einschränkungen: Erfordert eine Pumpe (Strom), Rückführleitungen und ein ausreichendes Volumen an warmem Wasser. Bei extremer Kälte kann sich das rückgeführte Wasser selbst unter 0 °C abkühlen, bevor es den Rechen erreicht. Zudem verringert es den Nettodurchfluss durch das System.
Geeignet für: Wasserkraft- und kommunale Wasserfassungen, bei denen unterstromiges Wasser mit Temperaturen über dem Gefrierpunkt verfügbar ist; Standorte, an denen bereits kleine Pumpen vorhanden sind.
3. Diffusor für erwärmte Druckluft
Prinzip: Ein Drucksystem gibt erwärmte Luftblasen unterhalb oder vor dem Einlaufrechen ab und erzeugt eine Mischzone, die Frazil-Kristalle von der Rechenoberfläche wegtreibt und Wärme einträgt.
Funktionsweise: Ein Kompressor und ein Lufterhitzer führen warme, druckbeaufschlagte Luft über einen Grobblasen-Diffusor zu, der am Fuß des Rechens oder des Wehrbauwerks installiert ist. Die aufsteigenden Blasen erzeugen eine vertikale Zirkulation, die wärmeres Wasser aus der Tiefe nach oben bringt (in Seen) oder Wärme in den siebnahen Bereich einmischt [8][9].
Wirksamkeit: Gut bis hoch, abhängig von der Einbaugeometrie und den Eigenschaften des Gewässers. Am wirksamsten bei Wasserfassungen an Seen und Speichern, in denen in der Tiefe wärmeres Wasser vorhanden ist.
Einschränkungen: Erfordert Kompressor, Erhitzer und Stromversorgung. Weniger wirksam in flachen, schnell fließenden Gebirgsbächen, in denen kein warmes Wasser in der Tiefe verfügbar ist. Während Frostereignissen ist eine kontinuierliche Luftzufuhr erforderlich.
Am besten geeignet für: Entnahmen aus Seen und Speichern; getauchte Rechen; große kommunale und industrielle Wasserfassungen.
4. Gedämmte Einhausung
Prinzip: Eine gedämmte Einhausung um den Rechen hält die Restwärme des durchströmenden Wassers zurück und verhindert, dass die Rechenoberfläche auf Lufttemperatur abkühlt.
Funktionsweise: Der Rechen wird in einer gedämmten Konstruktion (aus Glasfaser-, Schaum- oder Verbundplatten) eingehaust, die ihn vor Wind und Kaltluft schützt und dabei den Wasserdurchfluss zulässt. Das Wasser selbst liefert bei etwa 0,5–4 °C genug Wärme, um den Rechen über dem Gefrierpunkt zu halten: solange die Einhausung den Wärmeverlust an die Luft verhindert.
Wirksamkeit: Mäßig. Wirksam bei leichtem Frost (Lufttemperaturen bis etwa −10 °C), aber unzureichend bei extremer Kälte oder anhaltenden Unterkühlungsereignissen.
Einschränkungen: Schützt nicht vor Frazil-Eis, das mit dem Wasserstrom antransportiert wird. Sie verhindert die Sichtprüfung des Rechens. Sie kann Geschwemmsel am Rechen zurückhalten, wenn kein ausreichender Bypass vorgesehen ist.
Geeignet für: Standorte mit mildem Kaltklima; ergänzender Schutz in Kombination mit einer anderen Hauptmethode.
5. Hydrophobe und eisabweisende Oberflächenbeschichtungen
Prinzip: Spezielle Beschichtungen verringern die Eishaftung an den Rechenoberflächen, sodass die Strömungskräfte Eiskristalle leichter abtragen können, bevor sie sich ansammeln.
Funktionsweise: Superhydrophobe Beschichtungen erzeugen eine Oberfläche, an der Wasser und Eiskristalle nur schwer haften können. Der Kontaktwinkel des Wassers übersteigt 150°, das heißt, das Wasser bildet Tropfen, die abrollen, statt die Oberfläche zu benetzen und darauf zu gefrieren. Neuere Forschung (2024–2025) hat photothermische superhydrophobe Beschichtungen entwickelt, die passive Eisabweisung mit aktiver Umwandlung von Solar- in Wärmeenergie verbinden [10].
Wirksamkeit: Vielversprechend, aber noch in Entwicklung. Laborergebnisse zeigen deutliche Verzögerungen der Eisbildung (die Gefrierzeit wurde in einer Studie von 150 auf 2.140 Sekunden verlängert) [10]. Die Beständigkeit im Betrieb unter kontinuierlicher Strömung, Abrasion und Biofouling bleibt jedoch eine Herausforderung.
Einschränkungen: Beschichtungen bauen sich mit der Zeit ab und müssen erneut aufgetragen werden. Die Leistung bei starken Unterkühlungsereignissen (bei denen die Eishaftkräfte am größten sind) ist im industriellen Maßstab noch nicht nachgewiesen. Für kritische Wasserfassungen allein nicht ausreichend.
Geeignet für: Ergänzender Schutz in Kombination mit einer aktiven Hauptmethode; eine Technologie in Entwicklung, die zu beobachten ist.
Auswahl der richtigen Strategie gegen Vereisung
Die optimale Strategie hängt von den Standortbedingungen, der verfügbaren Infrastruktur und den Folgen eines Ausfalls der Wasserfassung ab.
| Faktor | Elektrische Beheizung | Warmwasser-Rückführung | Luftdiffusor | Gedämmte Einhausung | Oberflächenbeschichtung |
|---|---|---|---|---|---|
| Strom erforderlich | Ja (gering) | Ja (Pumpe) | Ja (Kompressor) | Nein | Nein |
| Wirksamer Temp.-Bereich | Alle (bis −40 °C und darunter) | Mittel (bis −15 °C) | Mittel (bis −20 °C) | Mild (bis −10 °C) | Nur ergänzend |
| Frazil-Schutz | Sehr gut | Gut | Gut | Gering | Mittel |
| Schutz vor atmosphärischer Vereisung | Sehr gut | Mittel | Gering | Gut | Mittel |
| Installationsaufwand | Gering–mittel | Mittel | Mittel–hoch | Gering | Gering |
| Betriebskosten | Gering (Strom) | Gering (Pumpenenergie) | Mittel (Kompressor) | Null | Kosten der Neubeschichtung |
| Bester Rechentyp | Alle Typen | Alle Typen | Getauchte Rechen | Oberflächenmontierte Rechen | Alle Typen |
| Zuverlässigkeit | Sehr hoch | Hoch | Hoch | Mittel | Mittel |
Für kritische Wasserfassungen (kommunale Wasserversorgung, nukleare Kühlung, Beschneiung in der Hochsaison): Elektrische Beheizung als primäre Methode einsetzen: Sie ist über alle Temperaturbereiche und Eisarten hinweg die zuverlässigste und wirksamste Lösung.
Für gemäßigt kalte Klimate (gelegentlicher Frost, Temperaturen selten unter −15°C): Warmwasser-Umwälzung oder eine gedämmte Einhausung können ausreichen, bei geringerem Infrastrukturbedarf.
Für maximalen Schutz: Methoden kombinieren: zum Beispiel elektrische Beheizung der Siebfläche plus gedämmte Einhausung zum Schutz vor atmosphärischer Vereisung. Die Kombination von Methoden bietet eine Rückfallebene, falls eine Methode ausfällt.
ADENCOs Ansatz zum Vereisungsschutz für Coanda-Rechen
Übliche Anti-Vereisungsmethoden wurden für konventionelle flache Rechen, getauchte zylindrische Siebe oder Grobrechenstäbe entwickelt. Coanda-Rechen haben eine besondere Geometrie (das gekrümmte, geneigte Keildraht-Paneel, das Beschleunigungsblech, die oberflächenmontierte Wehranordnung), die eigens ausgelegte Anti-Vereisungssysteme erfordert.
ADENCO hat ein Vereisungsschutzsystem entwickelt, das speziell auf die Geometrie des Coanda-Rechens ausgelegt ist. Unser Ansatz integriert den Vereisungsschutz unmittelbar in die Fertigung des Rechens, statt ihn als nachträglich ergänztes Zubehör zu behandeln.
Konstruktionsprinzipien
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Integriert, nicht nachträglich angebaut: Die Anti-Vereisungselemente sind Teil der Rechenbaugruppe und keine externen Anbauteile. Das sorgt für eine gleichmäßige Wärmeverteilung über die gesamte Keildrahtfläche und beseitigt thermische Kältestellen, an denen sich Eis bilden könnte.
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Zonenspezifische Beheizung: Die norwegische Forschung [6] hat gezeigt, dass Eisverstopfung in bestimmten Zonen des Coanda-Rechens auftritt: am Übergang vom Beschleunigungsblech zum Siebpaneel (Typ II) und an der stromabwärtigen Kante der benetzten Zone (Typ I). Unser System konzentriert die Anti-Vereisungsenergie dort, wo die Verstopfung beginnt, statt den gesamten Rechen gleichmäßig zu beheizen.
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Automatische Aktivierung: Temperatursensoren an der Siebfläche lösen den Anti-Vereisungsbetrieb nur aus, wenn sich die Bedingungen den Frostschwellen nähern. In den warmen Monaten ist das System inaktiv und verbraucht keine Energie.
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Auch für den Betrieb ohne Strom geeignet: Für abgelegene Standorte ohne elektrische Infrastruktur bietet ADENCO passive Anti-Vereisungskonfigurationen an, die thermische Masse, Strömungsführung und die Optimierung der Rechengeometrie nutzen, um den Bereich der Bedingungen zu erweitern, unter denen der Rechen ohne Strom betrieben werden kann. Für Standorte mit Stromversorgung, an denen maximale Zuverlässigkeit bei Kälte gefordert ist, ist eine aktive Beheizung verfügbar.
ADENCO kontaktieren für technische Angaben zu unseren Anti-Vereisungssystemen und zur Besprechung Ihrer konkreten Anforderungen im kalten Klima.
Auslegung für kaltes Klima: Checkliste für die Spezifikation
Wenn Sie einen Einlaufrechen für einen Standort spezifizieren, an dem Frostbedingungen möglich sind, nehmen Sie diese Parameter in Ihre Spezifikation auf:
| Parameter | Was anzugeben ist | Warum es wichtig ist |
|---|---|---|
| Minimale Lufttemperatur | Rekordtiefstwert und typisches Winterminimum (°C) | Bestimmt, ob ein passiver oder aktiver Vereisungsschutz erforderlich ist |
| Minimale Wassertemperatur | Niedrigste gemessene oder erwartete Wassertemperatur (°C) | Wasser unter 0 °C weist auf Unterkühlung und Frazil-Eis-Risiko hin |
| Art des Gewässers | Offener Kanal (turbulent) vs. See/Speicher (ruhig) | Turbulente Flüsse haben ein deutlich höheres Frazil-Eis-Risiko als ruhige Seen |
| Flussgefälle und Turbulenz | Stromschnellen, Furten oder Wasserfälle oberhalb der Wasserfassung | Hohe Turbulenz = starke Unterkühlung = hohes Frazil-Eis-Risiko |
| Historie der Eisdecke | Bildet das Gewässer im Winter eine stabile Eisdecke? | Eine stabile Eisdecke isoliert das Wasser gegen kalte Luft und verringert das Frazil-Eis-Risiko |
| Windexposition | Grad der Windexposition am Standort der Wasserfassung | Wind erhöht sowohl die Unterkühlungsrate als auch die atmosphärische Vereisung |
| Stromverfügbarkeit | Ist an der Wasserfassung Strom verfügbar? Mit welcher Leistung? | Bestimmt, welche Methoden des Vereisungsschutzes umsetzbar sind |
| Folgen eines Ausfalls | Was passiert, wenn der Rechen blockiert? (Ertragsausfall, Sicherheitsrisiko usw.) | Bestimmt die erforderliche Redundanz und Zuverlässigkeitsstufe |
| Betriebssaison | Ganzjährig oder saisonal? Welche Monate? | Legt Dauer und Schärfe der Anforderungen an den Vereisungsschutz fest |
Häufig gestellte Fragen
Wie verhindert man Eis auf Einlaufrechen?
Die zuverlässigste Methode besteht darin, die Oberflächentemperatur des Rechens mit elektrischen Heizelementen, Warmwasserumwälzung oder beheizten Luftdiffusorsystemen über 0 °C zu halten. Da Frazil-Eis an Oberflächen oberhalb des Gefrierpunkts nicht anhaften kann, verhindert schon eine minimale Beheizung die Anlagerung. In mild kalten Klimazonen können isolierte Einhausungen oder hydrophobe Oberflächenbeschichtungen ergänzenden Schutz bieten. Die Wahl hängt vom Temperaturbereich des Standorts, der Verfügbarkeit von Strom und den Folgen eines Ausfalls der Wasserfassung ab.
Was ist Frazil-Eis und warum blockiert es Wasserfassungen?
Frazil-Eis besteht aus kleinen Eiskristallen (etwa 0,3–1,0 mm), die sich in unterkühltem, turbulentem Wasser bilden: in Wasser, das nur 0,01–0,1 °C unter den Gefrierpunkt abgekühlt ist. Diese Kristalle haften an jeder Oberfläche mit 0 °C oder darunter und lagern sich in den Spalten des Rechens an, bis der Durchfluss blockiert ist. Die Bildung von Frazil-Eis verläuft schnell und selbstbeschleunigend: Sekundäre Keimbildung lässt die Kristallproduktion innerhalb von Minuten rasch ansteigen, und ein Rechen kann bei starken Unterkühlungsereignissen in weniger als einer Stunde von vollständig offen auf vollständig blockiert übergehen.
Funktionieren Coanda-Rechen in kalten Klimazonen?
Ja. Untersuchungen im Frostlabor der NTNU in Norwegen haben gezeigt, dass Coanda-Rechen unter allen normalen Winterbedingungen gut arbeiten und vollständig selbstreinigend sind. Eine vollständige Blockierung durch Eis trat nur bei extremen Unterkühlungsereignissen auf, und die Rechen öffneten sich ohne betrieblichen Eingriff wieder, sobald sich die Bedingungen besserten. Für Wasserfassungen, die den ganzen Winter über in Betrieb sein müssen (etwa für die Beschneiung oder die ganzjährige kommunale Versorgung), verhindern die Vereisungsschutzsysteme von ADENCO eine Blockierung auch unter härtesten Bedingungen.
Bei welcher Temperatur entsteht Frazil-Eis?
Frazil-Eis bildet sich, wenn Wasser unter 0 °C unterkühlt wird: typischerweise nur um 0,01 °C bis 0,1 °C. Diese Unterkühlung tritt am ehesten in turbulenten Gerinneströmungen auf, die Lufttemperaturen deutlich unter dem Gefrierpunkt ausgesetzt sind. Ruhige, tiefe Gewässer sind weniger anfällig, weil die Oberfläche zu einer stabilen Eisdecke gefriert, die das darunterliegende Wasser gegen weitere Abkühlung isoliert. Frazil-Eiskristalle beginnen bereits bei einer Unterkühlung von nur 0,1 °C an Metalloberflächen zu haften.
Kann ein beheizter Rechen eine Blockade durch Frazil-Eis verhindern?
Ja. Beheizung ist die wirksamste und zuverlässigste Methode des Vereisungsschutzes. Frazil-Eis kann an einer Oberfläche über 0 °C weder Keime bilden noch anhaften. In die Rechenstruktur integrierte Heizelemente mit geringer Leistungsaufnahme (je nach Bedingungen 100–500 W/m²) genügen, um die Oberfläche selbst bei extremen Umgebungstemperaturen unter −30 °C über dem Gefrierpunkt zu halten. Die Energiekosten sind gering im Vergleich zu den Folgen einer Blockierung der Wasserfassung.
Worin unterscheidet sich das Vereisungsschutzsystem von ADENCO von Standardsystemen?
Übliche Vereisungsschutzsysteme sind für flache Siebe oder Grobrechenstäbe ausgelegt und berücksichtigen die Geometrie des Coanda-Rechens nicht. Das System von ADENCO wird bereits während der Fertigung integriert, heizt zonenweise gezielt an den Stellen, an denen die Verstopfung beginnt, wie von norwegischen Untersuchungen ermittelt, wird automatisch auf Basis der Oberflächentemperatur aktiviert und ist je nach Verfügbarkeit von Strom in aktiver (beheizter) und passiver Ausführung erhältlich.
Was kostet der Vereisungsschutz für einen Einlaufrechen?
Systeme zum Vereisungsschutz erhöhen die Kosten der Rechenbaugruppe je nach gewähltem Verfahren und Standortbedingungen typischerweise um 15–30 %. Die Kosten, keinen Vereisungsschutz zu haben (gemessen an entgangener Wasserkrafterzeugung, dem Notbetrieb von Dieselpumpen oder Ausfallzeiten der Beschneiung in der Hochsaison), übersteigen die Investition in den Vereisungsschutz in der Regel schon im ersten Betriebswinter.
Sollte ich für meinen Einlaufrechen einen Vereisungsschutz vorsehen?
Wenn an Ihrem Standort während der Betriebszeit Wassertemperaturen nahe 0 °C oder Lufttemperaturen unter 0 °C auftreten: ja. Die Frage ist nicht, ob sich Eis bildet, sondern wann. Für Wasserfassungen zur Beschneiung ist der Vereisungsschutz unverzichtbar: Beschneiung findet ausschließlich bei Frost statt. Für Wasserkraft- und kommunale Wasserfassungen in nördlichen Breiten wird er dringend empfohlen. Die Kosten der Vorbeugung sind ein Bruchteil der Kosten eines ungeplanten Stillstands.
Quellen
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Veröffentlicht von ADENCO: Advanced Engineering Coanda Intake Screens. Die Vereisungsschutztechnik von ADENCO ist speziell auf die Geometrie des Coanda-Rechens ausgelegt und sorgt für einen zuverlässigen Betrieb der Wasserfassung auch unter extremsten Kaltklimabedingungen. Kontaktieren Sie unser Ingenieurteam, um Ihre Anforderungen an Wasserfassungen im Kaltklima zu besprechen.