Nowe technologie wykorzystywania niskich spadów rzek oddziaływanie na środowisko Maciej Drzewiecki Forum Czystej Energii, Poleko 2011, Poznań 24.11.2011r.
Plan prezentacji - Technologia VLH w praktyce i jej wpływ na środowisko - Rozwój technologii niskospadowych w Polsce - Turbina Archimedesa mikro źródło przyjazne dla środowiska
Nowa turbina do zastosowania przy niskich spadach (Very Low Head), o małym wpływie na środowisko. www.vlh-turbine.com Październik 2011 Targi Hydro 2011 Praga MJ2 TECHNOLOGIES ZA Millau Larzac 12230 La Cavalerie (France) www.vlh-turbine.com Tel: + 33 565599946 vlh-turbine@vlh-turbine.com
Wsparcie i finansowanie Francuska Agencja Ochrony Środowiska i Energii - ADEME Francuskie Ministerstwo Rozwoju i Edukacji Zasoby Naturalne Kanada
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 W Polsce ogromny i niewykorzystany potencjał znajduje się w spadach poniżej 2 m
Turbina Kaplana układ pionowy z pojedynczą regulacją Pozioma turbina rurowa typu bulb Turbina VLH
Najnowsze badanie migracji zstępującej węgorza Podejmowanie na platformie Platforma na brzegu Rura podająca ryby Rozmiary węgorzy 0,6 do 1 m Podawanie ryb Podejmowanie ryb dolna woda
Wyniki najnowszych testów migracji zstępującej Podawanie w 3 punktach Współczynnik przeżyć na próbce ponad 200 osobników: Wnętrze 100% Pośrodku 1&2 100% Krawędź 100% Miejsca podania ryb Pośrodku 1&2 Średni współczynnik przeżyć równy 100%. 4 osobniki doznały lekkich obrażeń zewnętrznych. Wnętrze Badanie przeprowadzone 10.2010 z udziałem ekspertów z Polski. 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
Dostępne turbiny: 5 średnic (3150, 3550, 4000, 4500, 5000, mm) Rozpiętość spadów brutto: Od 1,4 do 3,4 m (do 4,2m z opcjonalnym wzmocnieniem tylko w modelach DN 3150, 3550 i 4000) Zakres przepływów wody: Od 10 do 30 m 3 /s Rozpiętość mocy wyjściowej: Od 100 do 500 kw mocy elektrycznej
Cechy potwierdzone po 50 miesiącach pracy na pierwszym obiekcie z VLH: 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 i 30% przepływu Płynne przechodzenie z mocą nominalną do 30 kw Osiągnięto cel wyprodukowania 2000 MWh
50 miesięcy działania w warunkach przemysłowych ze znakomitymi efektami: Potwierdzenie wyników badań nominalnej i średniej efektywności w skali modelowej i rzeczywistej Water Regulacja Level od poziomu regulation górnej wody Przepływ Nominal nominalny Flow % 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% Spad Gross brutto Head m m 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 Spad Net netto head m m 2,38 2,40 2,42 2,44 2,46 2,47 2,48 2,49 2,50 Przepływ Turbined przez Flow turbinę m3/s m3/s 21,8 19,7 17,5 15,3 13,1 10,9 8,7 6,6 4,4 Moc Turbine turbiny Output kw kw 448 414 368 315 258 201 146 96 55 Moc Output elektryczna on the na zaciskach Grid kw kw 409 378 336 287 235 183 133 88 50 Speed Regulacja regulation prędkości with obrotowej head reduction przy redukcji spadu Spad Gross nominalny Head %% 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% Spad Gross brutto Head m 2,50 2,25 2,00 1,75 1,50 1,25 1,00 0,75 Spad Net netto Head m m 2,38 2,13 1,88 1,63 1,38 1,13 0,88 0,63 Przepływ Turbined przez Flow turbinę m3/s m3/s 21,8 20,7 19,4 18,1 16,6 15,0 13,3 11,2 Moc Output elektryczna on the na zaciskach Grid kw kw 409 346 287 231 180 133 91 55
Procedura montażu 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)
Kraty ochronne przed dużymi elementami Krata Ø 100 mm, odstęp między kratami 300 mm 2 Zasuwy pionowe
Widok z górnej wody przy pustym kanale derywacyjnym VLH podczas pracy
Transport VLH 3550 do La Roche na rzece Mayenne
Miejsce na VLH EW La Roche widok od dolnej wody. Ładowanie VLH na barkę transportową.
Ładowanie VLH na barkę transportową. Transport VLH barką do miejsca docelowego
Kanał d Huningue Kanał przed montażem 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
Aulx les Cromary Pierwszy projekt z zainstalowanymi 2 VLH równolegle
Marcinelle (Belgia) Podwójny podnośnik
Marcinelle konstrukcja unosząca 2 VLH jednocześnie
Instalacje
Rozwój technologii w Polsce Rozwój technologii niskospadowych w Polsce: - Uzgodnienia i decyzje środowiskowe dla VLH (Natura 2000, rezerwat ichtiologiczny, obszar krajobrazu chronionego) - VLH projektowane przy zabytkowych urządzeniach piętrzących - Pierwsze instalacje turbin Archimedesa polskiej i czeskiej produkcji
Ślimak Archimedesa Już w starożytności (III w. p.n.e.) Archimedes wymyślił urządzenie do przenoszenia wody w górę tzw. spiralę Archimedesa. Wynalezienie tego urządzenia ułatwiło w starożytności nawadnianie kanałów irygacyjnych.
Ślimak Archimedesa Przez wieki zapomniano o tym wynalazku, aż do początku XIX wieku, gdy francuski inżynier Claude Louis Marie Henri Navier (1785-1836) zaproponował, aby rozwiązanie Archimedesa wykorzystać jako rodzaj koła wodnego.
Ślimak Archimedesa Dopiero w latach 90 ubiegłego stulecia niemiecki inżynier 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 odróżnieniu od klasycznych turbin napędzanych ciśnieniem, ślimaki Archimedesa działają dzięki sile grawitacji i ciężarowi wody.
Ślimak Archimedesa Typowa elektrownia z turbiną Archimedesa składa się z: - Spirali ze zintegrowanym korytem lub bez koryta - Łożysk - Sprzęgła - Przekładni - Generatora - Hamulca awaryjnego - Układu sterowania z falownikiem lub bez falownika - Kraty ochronnej - Zasuwy awaryjnej - Konstrukcji budowlanej
1. Spirala 2. Łożysko 3. Przeniesienie napędu 4. Generator 5. Koryto 6. Zasuwa 7. Kraty zgrubne 8. Sterowanie i przyłącze 9. Kanał derywacyjny 10. Odpływ wody
Ślimak Archimedesa Parametry techniczne: - Spad nominalny już od 1 m - Przepływ wody od 0,1 m3/s do 15 m3/s - Moc wyjściowa od 1 kw do 250 kw - Prędkość obrotowa <35 obr/min - Średnica od 0,4 do 4 m - Ilość łopat od 3 do 5 - Sprawność hydrauliczna 87%, elektryczna 77% Podstawowe 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 ciężaru). To rozwiązanie wiąże się jednak z podniesionymi kosztami zabudowania urządzenia duże ilości betonu i nakłady na prace inżynieryjne.
Ślimak Archimedesa Zabudowa stalowa: Koryto stalowe to najczęściej spotykana wersja ślimaków Archimedesa. Gotowe urządzenie waży 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, że do minimum ograniczone są prace inżynieryjne 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 żywotność pracy zestawu - Transport i montaż - Koszty prac budowlanych - Nie wymagają budynku elektrowni - Zabezpieczenie urządzeń - Nie wymagają gęstych krat, zmniejszone straty efektywności - Efektywność hydrauliczna 87%, nawet przy 1/3 przepływu nominalnego - Niski spad przy dużym przepływie
Ślimak Archimedesa
Ślimak Archimedesa
Ślimak Archimedesa Technologia przyjazna środowisku
Ślimak Archimedesa Technologia przyjazna środowisku Testy na rybach przeprowadzane w Niemczech, Wielkiej Brytanii, Holandii i Czechach wykazały, że przez ślimaki Archimedesa bez żadnych uszkodzeń przechodzą najpopularniejsze gatunki ryb migrujących. Oddziaływanie na środowisko to także transport i montaż 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 Fakty: - Solidna, trwała i bezproblemowa MEW - Mniej nakładów na utrzymanie - Efektywność lepsza niż koła wodne i małe turbiny - Zmienność spadu i przepływu ma niewielki wpływ na efektywność MEW - Fish friendly - Automatyczne dostosowanie do parametrów wody - Brak konieczności stosowania falownika - Brak problemów z migracją zstępującą ryb oraz z materiałami niesionym przez rzekę
www.vlh.pl www.ite.org.pl www.vlh-turbine.com