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, 25.11.2010 r.
Nowa turbina do zastosowania przy niskich spadach (Very Low Head), o małym wpływie na środowisko. www.vlh-turbine.com Październik 2009 Targi Hydro 2009 Lyon MJ2 TECHNOLOGIES 4 rue de la Mégisserie 12100 Millau (France) www.vlh-turbine.com Tel: + 33 565599946 vlh-turbine@vlh-turbine.com
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
Turbina Kaplana układ pionowy z pojedynczą regulacją Pozioma turbina rurowa typu bulb Turbina VLH
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
Testy na modelu turbiny VLH na Uniwersytecie Laval w Quebec
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
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
Unoszenie zespołu dla celów konserwacyjnych lub w celu zabezpieczenia przed zbyt wysoką wodą i innymi niebezpieczeństwami Turbina w pozycji roboczej Turbina w pozycji uniesionej
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
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
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
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 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% 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 409 346 287 231 180 133 91 55
Procedura montaŝu u VLH w miejscu docelowym Całkowity czas trwania 3 dni
Pierwsza lokalizacja demonstracyjna VLH DN 4500 410 kw - 20 m3/s - 2,5 m spadu Millau (Francja) «Usine élévatoire du Troussy» (Przepompownia na rzece Troussy)
Ustawianie pozycji wyjściowej Dźwig montuje 26 tonowy element w miejscu docelowym
Wejście i wyjście na okablowanie VLH (prąd, hydraulika, powietrze)
Widok z górnej wody przy pustym kanale derywacyjnym VLH podczas pracy
Transport VLH 3550 do La Roche na rzece Mayenne
Kanał d Huningue Kanał przed montaŝem VLH VLH i stacja kontrolna w pozycji roboczej
Kanał d Huningue Kontener z osprzętem elektrycznym i dodatkowym Widok z zewnątrz od górnej wody Wewnątrz kabiny kontrolnej
Referencje VLH
Ślimak Archimedesa
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.
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.
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.
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
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.
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.
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
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
Ślimak Archimedesa Technologia przyjazna środowisku
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.
Ślimak Archimedesa
Ślimak Archimedesa
Ślimak Archimedesa
Ślimak Archimedesa
Podsumowanie - Nowoczesne technologie z myślą o środowisku - Niewykorzystany potencjał - Sprawdzone rozwiązania (certyfikacja, testy, zezwolenia) - Rozwój i badania
www.ite.org.pl info@ite.org.pl