Nowe technologie wytwarzania energii z wody na obiektach o bardzo niskich spadach oraz ich wpływ na środowisko

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Nowe technologie wytwarzania energii z wody na obiektach o bardzo niskich spadach oraz ich wpływ na środowisko"

Adam Sawicki
8 lat temu
Przeglądów:

1 Nowe technologie wytwarzania energii z wody na obiektach o bardzo niskich spadach oraz ich wpływ na środowisko Maciej Drzewiecki Instytut Technologii Energetycznych Forum Czystej Energii, POLEKO 2010, Poznań, r.

środowisko Maciej Drzewiecki Instytut Technologii

2 Nowa turbina do zastosowania przy niskich spadach (Very Low Head), o małym wpływie na środowisko. Październik 2009 Targi Hydro 2009 Lyon MJ2 TECHNOLOGIES 4 rue de la Mégisserie Millau (France) Tel: vlh-turbine@vlh-turbine.com

com Październik 2009 Targi Hydro 2009 Lyon MJ2 TECHNOLOGIES 4 rue de la

3 Nikt do tej pory nie oferował turbin tak efektywnych przy spadach poniżej 2 m W krajach rozwiniętych najbardziej zyskowne lokalizacje są już wykorzystywane lub zajęte Ogromny i niewykorzystany potencjał znajduje sięw spadach poniżej 2 m

zyskowne lokalizacje są już wykorzystywane lub zajęte

4 Turbina Kaplana układ pionowy z pojedynczą regulacją Pozioma turbina rurowa typu bulb Turbina VLH

8 CFD (computational fluid dynamics) analiza i optymalizacja przepływów Testy na modelu w Laboratorium Maszyn Hydraulicznych na Uniwersytecie Laval w Québec. Projektowanie mechanizmów w 3D CAD, optymalizacja wszystkich części Testy na Ŝywych rybach smolty i węgorze

9 Testy na modelu turbiny VLH na Uniwersytecie Laval w Quebec

10 Testy z Ŝywymi węgorzami Potwierdzone fish friendliness Podejmowanie ryb Platforma podejmująca Miejsce podawania Węgorze od 0,7 m do 1,2 m Podawanie węgorzy Podejmowanie węgorzy do badań

11 Wyniki testów Podawanie w 3 punktach Współczynnik przeŝyćna próbce ponad 100 osobników: Wnętrze 100% Pośrodku 97% Krawędź 84% Średni współczynnik przeŝyć powyŝej 92%. Śmiertelność jest od 3 do 5 razy mniejsza niŝ w przypadku turbiny konwencjonalnej o tej samej mocy. Miejsca podania ryb Pośrodku Wnętrze Docelowo VLH zamierza podnieść śćśredni współczynnik przeŝyć do 97% Krawędź

Śmiertelność jest od 3 do 5 razy mniejsza niŝ w przypadku turbiny konwencjonalnej o tej samej

13 Unoszenie zespołu dla celów konserwacyjnych lub w celu zabezpieczenia przed zbyt wysoką wodą i innymi niebezpieczeństwami Turbina w pozycji roboczej Turbina w pozycji uniesionej

14 Główne cechy zespołu u VLH: Zintegrowany zestaw Optymalizacja kosztów Całkowicie zanurzony oddziaływanie na krajobraz Proste i ciche rozwiązanie Bezpośrednio napędzany generator z magnesami stałymi dopasowany do duŝych wahań spadu Przyjazny środowisku Dostosowanie do spadów poniŝej 1,8 m Nadaje się do pracy wyspowej Standaryzacja produktów

napędzany generator z magnesami stałymi dopasowany do duŝych wahań spadu Przyjazny

15 Dostępne turbiny: 5 średnic (3150, 3550, 4000, 4500, 5000, mm) Rozpięto tość spadów w brutto: Od 1,4 do 3,4 m (do 4,2m z opcjonalnym wzmocnieniem tylko w modelach DN 3150, 3550 i 4000) Zakres przepływ ywów w wody: Od 10 do 30 m 3 /s Rozpięto tość mocy wyjściowej ciowej: Od 100 do 500 kw mocy elektrycznej

modelach DN 3150, 3550 i 4000) Zakres przepływ ywów w wody: Od 10 do 30 m 3

16 30 miesięcy działania w warunkach przemysłowych: Praktycznie nieodczuwalny poziom hałasu i wibracji Pełna moc turbozespołu potwierdzona Precyzyjna regulacja od poziomu górnej wody oraz parametrów elektrycznych Zmienna prędkość obrotowa pozwala pracować przy 40% nominalnego spadu Płynne przechodzenie z mocą nominalną do 30 kw Osiągnięto cel wyprodukowania 2 milionów kilowatogodzin na rok

parametrów elektrycznych Zmienna prędkość obrotowa pozwala pracować przy 40% nominalnego spadu

17 30 miesięcy działania w warunkach przemysłowych ze znakomitymi efektami: Potwierdzenie wyników badań nominalnej i średniej efektywności w skali modelowej i rzeczywistej Water Level regulation Nominal Flow % 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% Gross Head m 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 Net head m 2,38 2,40 2,42 2,44 2,46 2,47 2,48 2,49 2,50 Turbined Flow m3/s 21,8 19,7 17,5 15,3 13,1 10,9 8,7 6,6 4,4 Turbine Output kw Output on the Grid kw Speed regulation with head reduction Gross Head % 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% Gross Head 2,50 2,25 2,00 1,75 1,50 1,25 1,00 0,75 Net Head m 2,38 2,13 1,88 1,63 1,38 1,13 0,88 0,63 Turbined Flow m3/s 21,8 20,7 19,4 18,1 16,6 15,0 13,3 11,2 Output on the Grid kw

13,1 10,9 8,7 6,6 4,4 Turbine Output kw 448 414 368 315 258 201 146 96 55 Output on the Grid kw 409 378 336 287 235 183 133 88 50 Speed regulation with head reduction Gross Head % 100% 90% 80% 70%

18 Procedura montaŝu u VLH w miejscu docelowym Całkowity czas trwania 3 dni

19 Pierwsza lokalizacja demonstracyjna VLH DN kw - 20 m3/s - 2,5 m spadu Millau (Francja) «Usine élévatoire du Troussy» (Przepompownia na rzece Troussy)

20 Ustawianie pozycji wyjściowej Dźwig montuje 26 tonowy element w miejscu docelowym

21 Wejście i wyjście na okablowanie VLH (prąd, hydraulika, powietrze)

22 Widok z górnej wody przy pustym kanale derywacyjnym VLH podczas pracy

23 Transport VLH 3550 do La Roche na rzece Mayenne

24 Kanał d Huningue Kanał przed montaŝem VLH VLH i stacja kontrolna w pozycji roboczej

25 Kanał d Huningue Kontener z osprzętem elektrycznym i dodatkowym Widok z zewnątrz od górnej wody Wewnątrz kabiny kontrolnej

28 Referencje VLH

29 Ślimak Archimedesa

30 Ślimak Archimedesa JuŜ w staroŝytności (III w. p.n.e.) Archimedes wymyślił urządzenie do przenoszenia wody w górę tzw. spiralę Archimedesa. Przez wieki zapomniano o tym wynalazku, aŝdo początku XIX wieku, gdy francuski inŝynier Navier zaproponował, aby rozwiązanie Archimedesa wykorzystać jako rodzaj koła wodnego.

31 Ślimak Archimedesa Dopiero w latach 90 ubiegłego stulecia niemiecki inŝynier Radlik wraz z czeskim profesorem Bradą skonstruowali pierwszą działającą elektrownię wodną wykorzystującą spiralę Archimedesa. Eksperymentowali prawie przez rok z tzw. urządzeniem kompaktowym, które miało regulowany kąt nachylenia.

32 Ślimak Archimedesa Poprzez odwrócenie pierwotnej funkcji spirali Archimedesa uzyskano efektywną metodę na produkcję energii z wody. W odróŝnieniu od klasycznych turbin napędzanych ciśnieniem, ślimaki Archimedesa działają dzięki sile grawitacji i cięŝarowi wody.

33 Ślimak Archimedesa Parametry techniczne: - Spad nominalny juŝ od 1 m - Przepływ wody od 0,1 m3/s do 10 m3/s - Moc wyjściowa od 1 kw do 250 kw - Prędkość obrotowa <35 obr/min -Średnica od 1 do 4 m - Ilość łopat od 3 do 5 Rodzaje zabudowy: - Betonowa - Stalowa - Kompaktowa

34 Ślimak Archimedesa Zabudowa betonowa: Koryto betonowe ma uzasadnienie tylko tam, gdzie problemem jest dojazd w miejsce ustawienia urządzenia (np. z powodu ograniczeń cięŝaru). To rozwiązanie wiąŝe się jednak z podniesionymi kosztami zabudowania urządzenia duŝe ilości betonu i nakłady na prace inŝynieryjne.

35 Ślimak Archimedesa Zabudowa stalowa: Koryto stalowe to najczęściej spotykana wersja ślimaków Archimedesa. Gotowe urządzenie waŝy więcej, ale dzięki integracji z korytem stalowym zapewnione są optymalne odległości pomiędzy elementami urządzenia (co nie udaje się do końca w przypadku koryta betonowego). Stalową rynnę wraz ze ślimakiem osadza się na stałe w betonowej konstrukcji.

36 Ślimak Archimedesa Zabudowa kompaktowa: Zabudowa kompaktowa to najciekawsze rozwiązanie na sprawną budowę elektrowni wodnych. Ta konstrukcja sprawia, Ŝe do minimum ograniczone są prace inŝynieryjne związane z posadowieniem elektrowni. Zintegrowane są tu ślimak, koryto stalowe, konstrukcja nośna, generator, przekładnia, osprzęt sterujący oraz wszelkie osłony

37 Ślimak Archimedesa Główne zalety: - Niskie oddziaływanie na środowisko - Długa Ŝywotność pracy zestawu - Transport i montaŝ - Koszty prac budowlanych - Nie wymagają budynku elektrowni - Zabezpieczenie urządzeń - Nie wymagają gęstych krat - Efektywność zestawu 84%, nawet przy1/3 przepływu nominalnego

38 Ślimak Archimedesa Technologia przyjazna środowisku

39 Ślimak Archimedesa Technologia przyjazna środowisku Testy na rybach przeprowadzane w Niemczech, Wielkiej Brytanii, Holandii i Czechach wykazały, Ŝe przez ślimaki Archimedesa bez Ŝadnych uszkodzeń przechodzą najpopularniejsze gatunki ryb migrujących. Oddziaływanie na środowisko to takŝe transport i montaŝ urządzenia większość gotowych zestawów mieści się na zestawie platforma i ciągnik siodłowy, a na miejscu instaluje się je przy pomocy jednego dźwigu.

40 Ślimak Archimedesa

41 Ślimak Archimedesa

42 Ślimak Archimedesa

43 Ślimak Archimedesa

44 Podsumowanie - Nowoczesne technologie z myślą o środowisku - Niewykorzystany potencjał - Sprawdzone rozwiązania (certyfikacja, testy, zezwolenia) - Rozwój i badania

Podobne dokumenty

Możliwości wykorzystania potencjału bardzo niskich spadów - turbiny VLH. Maciej Drzewiecki

Możliwości wykorzystania potencjału bardzo niskich spadów - turbiny VLH Maciej Drzewiecki Dziś i jutro energetyki wodnej w Polsce i w Unii Europejskiej, Renexpo Warszawa, 27.10.2011 Nowa turbina do zastosowania