Energieeffiziente Wasserturbinen und geräuscharme Schiffspropeller

Nach einer Lehre als KFZ-Mechaniker beschloss Christian Bauer seine Kenntnisse im Fach Maschinenbau auf dem zweiten Bildungsweg zu vertiefen. Ab 1985 studierte er an der Universität Stuttgart die Fächer „Hydraulische Strömungsmaschinen“ und „Technische Optik“. „Das Thema ‚Energiegewinnung aus regenerativen Quellen‘ hat mich an diesem Lehrstuhl von Anfang an begeistert. Ich habe genau in diesem Bereich meine Vertiefung gemacht und bin dann als Assistent dort geblieben“, erzählt Professor Bauer. Im Jahr 2000 promovierte der gebürtige Baden-Württemberger und schrieb seine Dissertation zum Thema „Instationäre Berechnung einer hydraulischen Axialturbine unter Berücksichtigung der Interaktion zwischen Leit- und Laufrad“. Im Anschluss ging er nach Zürich zur Firma VA TECH HYDRO in den Bereich Laufradentwicklung für Turbinen. „Hierbei ging es um das Design des Kernstücks einer Wasserturbine. Das Laufrad wandelt die potentielle und kinetische Energie des Wassers in Drehmoment an die Welle, mit der ein Generator zur Erzeugung elektrischer Energie angetrieben wird.“ 2001 wechselte Christian Bauer innerhalb des Konzerns nach Ravensburg, wo er sich in der Hydrodynamik mit Verstellpropellern für große Yachten beschäftigte. Hier lag das Augenmerk besonders auf Geräuscharmut und Effizienzsteigerung. Als Technischer Leiter war Professor Bauer für die Bereiche Konstruktion, Hydrodynamik und Elektrotechnik verantwortlich. Den Kontakt zur Universität hielt er in dieser Zeit durch verschiedene Gastvorlesungen und über seine Studierenden. „Ich war immer bemüht in Zeiten, in denen es schwierig ist, Nachwuchs zu bekommen, die Hürden für die StudentInnen, die sich für ein technisches Studium interessieren, herabzusetzen. Ich hatte also immer wieder den Kontakt mit den Universitäten gesucht und so hat es sich angeboten, von der Industrie weg zurück in die Wissenschaft zu gehen,“ so Bauer. Am 1. Juli 2008 wurde Christian Bauer zum Universitätsprofessor für Strömungsmaschinen am Institut für Thermodynamik und Energiewandlung der TU Wien berufen.

Forschungsschwerpunkt: Thermische und hydraulische Strömungsmaschinen

„Im Bereich der Strömungsmaschinen gibt es zwei Teilbereiche: zum einen sind das die thermischen, zum anderen die hydraulischen Maschinen“, erzählt Bauer. Bei ersteren beschäftigt sich die Forschungsgruppe von Professor Bauer mit der Wirkungsgradsteigerung bei Turbinen und Verdichtern. „Bei Axialturbinen gibt es einen Spalt zwischen den Schaufelenden des rotierenden Laufrads und dem feststehenden Gehäuse. Die Strömung durch diesen Spalt führt zu beträchtlichen Verlusten. Am Institut ist ein Verfahren in Entwicklung, dass als „passive Einblasung“ bezeichnet wird. Dabei wird Arbeitsmittel aus der Beschaufelung entnommen, als Sperrstrom in den Spalt eingeblasen und dadurch der Energieverlust verringert“, so Bauer. Weitere Aktivitäten der Forschungsgruppe in diesem Bereich betreffen Untersuchungen zu fortschrittlichen Dichtungssystemen. Als zweiten Schwerpunkt im Bereich der thermischen Strömungsmaschinen möchte sich Professor Bauer weiterhin mit der direkt biomassegefeuerten Gasturbine beschäftigen.

Im Forschungsbereich der hydraulischen Strömungsmaschinen nennt Bauer als Schwerpunkte die Weiterentwicklung der Peltonturbinen und der Radialmaschinen im speziellen die Pumpturbinen, die überschüssige Energie zwischenspeichern können. „Bei Atomkraftwerken haben sie beispielsweise das Problem, dass eine gewisse Grundlastenergie erzeugt wird. Die Energie, die beispielsweise in der Nacht nicht im gleichen Ausmaß benötigt wird, muss zwischengespeichert werden. Das funktioniert mit einer Wasserturbine oder einer Pumpe, die das Wasser auf ein höheres Reservat pumpt und die Energie dort speichert. Vor allem nachts kann sie so über mehrere Tage und Wochen ‚konserviert‘ werden. Häufig spricht man hier auch von Energiepuffern, die bei Spitzenlasten wieder zum Einsatz kommen“, meint Bauer. Pumpturbinen können so sehr effizient die Lastspitzen durch überschüssige Energie und Energiemangel ausgleichen.
Darüber hinaus gilt es in der Messtechnik und Strömungsberechnung „unscharfe Lücken“ zu reduzieren. „Mit Hilfe von Strömungsberechnungsprogrammen kann man eine gewisse Performance von Turbinen vorhersagen. Die Großausführung einer Turbine wird ja nicht gleich gebaut. Zuerst erfolgen Strömungsberechnungen, dann Modellversuche, dann wird die Turbine erst gebaut“, fasst Christian Bauer  zusammen.

Akademischer Nachwuchs mit Grundlagen

In der Lehre möchte Christian Bauer an seine eigene Studentenzeit anknüpfen. „Mir hat immer am besten gefallen, wenn ein Lehrender sehr fundiert die Grundlagen vermittelt hat und auf der anderen Seite die Nähe zu den Studierenden nicht verloren hat. Hinter den theoretischen Grundlagen steckt auch die Vermittlung von praktischen Anwendungen. Das war für mich immer sehr hilfreich, dass nicht nur die Theorie im Vordergrund stand, sondern auch die praktische Umsetzung“. Ziel von Professor Bauer ist es, dass der akademische Nachwuchs mit Hilfe der erlernten Grundlagen auch später vertiefend weiterarbeiten kann. Er möchte aber auch hervorragende SpezialistInnen für die industriellen Partner ausbilden. Auch zwischen den Universitäten in Europa möchte Bauer einen regen StudentInnenaustausch bewegen. „Gerade mit dem Institut in Stuttgart, wo ich studiert habe, bietet sich das an. Hier könnte man gewisse Abstimmungen treffen. Ich begrüße es auch sehr, wenn sich StudentInnen dazu entschließen, ins nicht deutschsprachige Ausland zu gehen und da ein, zwei Semester studieren“, sagt Bauer.

Private Seite

Der Ortswechsel von Ravensburg nach Wien ist Bauer nicht schwer gefallen. Bereits vor seiner Berufung konnte er Wien einige Male besuchen und empfindet sie als schöne und interessante Stadt. Seine Freizeit verbringt er gerne mit der Familie beim Schifahren oder Reisen in südliche Länder.