Małe Elektrownie Wodne - Forum społeczności

Witam.
Chciał bym poruszyć temat technologi starej ale odkrytej na nowo w zastosowaniu MEW.

Wydawało mi się że już nie wymyśli się nic lepszego od Kaplana a jednak...

Po dłuższych analizach technologi jak i rozwiązań technicznych producentów odkryłem różnice pomiędzy Kaplanem a Francisem

Podstawowe zalety wpływające na produkcję roczną:
-stały przepływ wody niezależnie od spadu(w kaplanie i francisie zmniejsza się w stosunku do zmniejszania spadu)
-możliwość pracy przy bardzo małych spadach np 0,6-1,2m
-większy zakres pracy poboru wody. Możemy instalowac na wiekszą wode gdyż przy przepływie 15% osiąga wysoką sprawność
-zabudowa kontenerowa nie wymagająca betonu
-znacznie mniejsze koszta zabudowy
-w przypadku instalacji modułu kontenerowego na gruncie w dzierżawie możliwość po wygaśnięciu dzierżawy zamontowanie ponownie turbiny w innym miejscu

Obecnie projektuję elektrownię na spad 2,2m i przepływ sredni 4,2m3/s
Polscy producenci turbin jak i wykonawcy mew wyliczyli iż w zabudowie kaplana koszt realizacji inwestycji to około 1,2-1,4mil zł netto
Zastosowanie turbin archimedesa kosztuje inwestora w wykonaniu pod klucz około 900tyś zł netto
Pytanie skąd taka różnica?
koszt turbiny archimedesa jak i wykonanie stanowiska pod montaż wraz z jazem jest znacznie mniejsze gdyż wymaga znacznie mniej prac itp.

Ciekawostką jest to iż instalowane będzie 8m3/s z pełną regulacją na przepływie czego na kaplanie projektowało się maksymalnie 5m3/s wody dla jednej turbiny. Czemu tylko 5m3/s? gdyż gabarytu turbiny z większym przepływem znacznie zwiększa koszta budowy.

Innym przykładem rozwiązania wirnika ślimakowego jest tzw duży spad mało wody.
Ostatnio znalazłem miejsce z h=11m Qs=0,45m3/s
Elektrownia poniżej 2km musi zachować przepływ nie naruszalny 0,1m3/s
Dla tego typu obiektów należało by instalować kaplana z instalowanym Q=0,7-0,8m3/s
Nalezy liczyć z moich obserwacji:
6m-c przepływ 0,1m3/s 0,2m3/s
6m-c średnio 1-1,5m3/s i więcej czasem
W moim wypadu projektuję archimedesa z instalowanym przełykiem 1,2m3/s i średnicą wirnika 2300mm i kątem nachylenia 40 stopni.
Długość wirnika około 18m
Wyliczając dla tego typu obiektów średnią produkcję wychodzi mi iż osiągnę około 20%-25% więcej niż w zastosowaniu kaplana oraz w znacznie mniejszych kosztach.
W okresie suchym będe wstanie produkować prąd w opłacalności a w okresie mokrym wiecej jak kaplan.

Innym przykładem jest projektowana mew z średnią wodą 10,5m3/s i spadem 2,1m
Zaproponowałem tam jedną turbinę o przepływie 9,5m3/s
Tu spad w okresie mokrym wynosi 1,5m3/s dla turbiny kaplana pobór wody wynosił by = 7,99m3/s a archimedes ciągle będzie pobierał 9,5m3/s

Zakresy możliwości pracy archimedesa są znacznie większe


Podsumowanie :
Znacznie mniejsze koszta budowy mew
Większa produkcja roczna energii odnawialnej

Często potencjalni zainteresowani pytają sie mnie gdzie można zobaczyć taką elektrownię? Odpowiedź jest prosta NIEMCY. Zbudowali oni już kilkanascie mew gdzie widziałem parę z nich w różnych warunkach pracy weryfikując swoje badania i wiedzę.
Odwiedziłem fabrykę w Czechach jak i Niemczech weryfikując stosowaną technologie jak i rozwiązania techniczne.
Niestety Czeski producent według mojej oceny nie wybudował żadnej jeszcze elektrowni typowej kaplana a zwłaszcza archimedesa które oferuje. Zobaczymy jak wyjdzie im pierwszy obiekt. Temat będe miał na uwadze.



Jeśli ktoś mi podeśle powierzchnie zlewni rzeki dla obiektu, średni przepływ, przepływ minimalny, spad instalowany mogę wyliczyć jaka musiała by być turbina oraz jaka jest mozliwa produkcja roczna w jakim zakresie pracy oraz ewentualne nakłady firnansowe (jesli ktoś opisze obiekt bądz podesle zdjęcia)
Mogę jednocześnie porównać wyliczyć ile zyskało by się na modernizacji francisa czy kaplana na archimedesa o ile dostane powyższe dane i ewentualnie średnią produkcję roczną.

Z moich wyliczeń wychodzi spora różnica francis a archimedes.

Co Państwo sądzicie o nowej technologi budowy MEW?

W przypadku pytań proszę pisać a zapewne przedstawię dla Państwa obiektu możliwe warianty zastosowania turbin archimedesa.


Michał Ziemak
[email protected]
tel 664136041

_________________
Informujemy o przyznanej dotacji przez Unię Europejską z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka na lata 2007-2013 w ramach POIG 1.4 "Dotacja na innowacje" dla projektu "Przebadanie modelowe wirników ze śrubą Archimedesa w celu wytworzenia innowacyjnych turbin wodnych"

Witam!
Parę lat mam styczność z pompami systemu Archimedesa. I szczerze powiedziawszy cholernie zastanawia mnie ślimak 18 metrów. Jeżeli nie damy podparcia pośredniego to albo ugięcie będzie znaczne (czyli trzeba zostawić szczelinę koryto-spirale), albo trzeba łożyska pośrednie, czyli zaburzenie przepływu, przerwa w spirali = straty. Albo zrobić ślimaka, gdzie przy wirniku 2300 mm (jak wyżej opisano) ma średnicę rury np. 1800 mm!. No i wychodzi monstrum. Chciałbym zobaczyć takei coś w pracy turbinowej... Tudzież ciekaw jestem rozwiązania podparć i ich uszczelnień, przeniesienia napędu no i regulacji dopływu.
Pozdrawiam życzliwie, oczekując z niecierpliwością człowieka technicznego zobaczyć takie coś. Aż żal że nie wpadłem na taki pomysł jak zaczynałem elektrownię...

Maciek

Ślimak o tej średnicy ma 3 wzmocnienia po całej swojej długości. Inaczej trzy wały patrząc przez przez przekrój.
Może zastosuje się wzmocnienie na środku ułożyskowaniem nie wiem jeszcze ale z pewnością to przeliczę.
Uszczelnienia są uszczelnieniami smarowanymi smarami stałymi i jest to najprosztrza sprawa tak naprawde w budowie wirnika.
Przeniesienie napędu możliwe przekładnią 3-4 stopniową np z 20-30 obr/min bądż kątową wraz z pasową jako układ.
Regulacja dopływu poprzez zasuwę wlotową oraz mechaniczna regulacja przepływu wody na przepływie utrzymując stałą rzędna górnego lustra wody.
Postaram się zaprozentować po świętach parę projektów MEW z archimedesem i rozwiązaniami zabudowy.

Wiem że w polsce pare osób robi mniejsze archimedesy inaczej pasjonaci MEW. Zobaczymy jak im wyjdzie i jaką zdobyli wiedzę przeliczeniową, wykonawczą i technologiczną.

_________________
Informujemy o przyznanej dotacji przez Unię Europejską z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka na lata 2007-2013 w ramach POIG 1.4 "Dotacja na innowacje" dla projektu "Przebadanie modelowe wirników ze śrubą Archimedesa w celu wytworzenia innowacyjnych turbin wodnych"

Nie widzę wielkiej sztuki i finezji w obliczeniu śruby Archimedesa, technologia też na poziomie ślusarza. Nie wiem w czym widzisz problem Ziemak? To jest najprostsze co może obliczyć i zrobić przyzwoity rzemieślnik.

Pozdrawiam Szam

I to wydaje mi się racjonalne, oczywiście w pewnym zakresie, potem przelew.

Pozdrawiam Szam

Coś wydaje mi się , że Ziemak zrobi tę turbinę "Pi x drzwi", z jego postów wynika, że nie specjalnie ma wiedzę i doswiadczenia dot. sztywności wałów,
drgań, obliczenia łożysk itp. Dobór turbiny wyłącznie na podstawie pow. zlewni to już szczyt ignorancji. Ba, podejrzewam nawet, że nie robi żadnych obliczeń, metoda doświadczeń na kliencie jest dominująca.

Szam

"na znajomym forum jest napisane, że stale piętrzenie ze zmiennymi przepływami utrzymywane jest poprzez zmianę prędkości obrotowej turbiny i falownik." - są dwa rozwiązania:
1)falownik
2)mechaniczne rozwiązanie regulacji kąta nachylenia i ilości przepływu wody przez turbinę. Instaluje sie głównie turbiny na 22 stopnie.

Panie Szam1953 jesli uważa Pan że to takie proste"Nie widzę wielkiej sztuki i finezji w obliczeniu śruby Archimedesa, technologia też na poziomie ślusarza" proszę wyliczyć mi przepływ i obroty dla turbiny o średnicy 2300mm 4 łopatkowego dla kąta 22 stopnie i 30 stopni.

"Dobór turbiny wyłącznie na podstawie pow. zlewni to już szczyt ignorancji" - doświadczenie drogi Panie ... jeśli uda się uzyskać powierzchnie zlewni, spad, przepływ średni i najlepiej minimalny można idealnie dobrać turbinę i wyliczyć możliwą produkcję roczną.
Zasadność wyliczeń metoda porównawcza.

_________________
Informujemy o przyznanej dotacji przez Unię Europejską z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka na lata 2007-2013 w ramach POIG 1.4 "Dotacja na innowacje" dla projektu "Przebadanie modelowe wirników ze śrubą Archimedesa w celu wytworzenia innowacyjnych turbin wodnych"

Na projektowaniu turbin się nie znam ale, co do hydrologii to trochę Pan nie ma racji. Nie można dobrać takiej samej turbiny dla zlewni o tym samym przepływie SQ jednej np. w Sudetach drugiej np. na Polesiu.

nie będe komentował każdy pracuje na własnych materiałach i badaniach.

_________________
Informujemy o przyznanej dotacji przez Unię Europejską z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka na lata 2007-2013 w ramach POIG 1.4 "Dotacja na innowacje" dla projektu "Przebadanie modelowe wirników ze śrubą Archimedesa w celu wytworzenia innowacyjnych turbin wodnych"

Może trochę w poprzednich postach niewłaściwe się wyraziłem i za ostro - post już zmieniłem.
Chciałem zauważyć, że na forum nie można wszystkiego upraszczać bo oprócz laików przeglądają to specjaliści z poszczególnych branż.
Nieraz jest lepiej pewne rzeczy przemilczeć niż znacznie uprościć.
Co do danych na podstawie których Pan Ziemak wylicza potencjalną moc i produkcję to i owszem da się to zrobić ale mając jeszcze parę innych informacji. Jednak ostateczny dobór turbin powinien być poprzedzony pozyskaniem (lub i wyliczeniem) trochę bardziej szczegółowych danych na temat przepływów i co z tym związane poziomów wody (zwłaszcza tej dolnej).

Bez częstotliwości przepływów to tak jak w anegdocie - nogi w ognisku, głowa w zamrażarce , ale średnia temperatura ciała w normie. No i to się zgadza, ale u trupa.

Pozdrawiam Szam

Panoooowie!
Proszę spokojnie. Uszczelnienia ze smarem stałym też mnie zaskoczyły lekko z moje dziedziny. ale no cóż. każdy ma swoje racje i każdy swoje doświadczenia. Człowiek chce coś zrobić, dajmy mu spokojnie, bez docinków. Nikt nie jest nieomylny, nikt nie wie wszystkiego, ja też chętnie się nauczę...
Pozdrawiam
MAciek

Jest wzór, współczynniki odczytujemy z tabel lub wykresów, działania wykonujemy na kalkulatorze i po kłopocie. Optymalizacja opisana przez Rorresa - internet. Niestety w j. angielskim, kiedyś to czytałem. Z tego co pamiętam to stały współczynnik średnicy wewn. do zewn. niezależnie od liczby wejść ślimaka. Najłatwiej w tabelach producentów, też internet. W dzisiejszych czasach nie jest to żadna wiedza tajemna. Problem to jakość wykonania - np. bez specjalistycznej walcarki, wyważenie dynamiczne pod obciążeniem i parę jeszcze takich wymagających wiedzy technologicznej i odpowiednich obrabiarek. Jeżeli takowych producent nie ma to oczywiście można zrobić Archimedesa metodą kowalską, tak jak zresztą każdą inną turbinę. Będzie działać i prąd wytwarzać , pytanie tylko jak. Nie wspomnę o wyglądzie rdzewiejącego żelastwa.

Szam

Co to pedeefy?

Szam

Aaaaa! Pdf format? Ok, spróbuję:

https://www.cs.drexel.edu/~crorres/screw/screw.pdf
www.pellsconsulting.com.au/downloads/theDoubleHelix.pdf

No i jeszcze gdzieś to widziałem skondensowane, jak znajdę podeslę.

Szam

Witam przesyłam link z filmem mojego autorstwa pracującej mew archimedes. Udało mi się nagrać elektrownię z minimalnym przepływem . Prosze pod koniec filmu zobaczyc ile na dnie jest wody.
Średnica wirnika 2200mm i jest to pierwszy archimedes jako mewka bez regulacji przepływu.
Obecnie oczywiście buduje się z regulacją przepływu i poziom lustra wody jest w połowie wysokości średnicy wirnika archimedesa.


http://wrzucacz.pl/file/6931292774040


Będę miał wolną chwilę zamieszczę zdjęcia oraz filmy z pracy takich elektrowni.

_________________
Informujemy o przyznanej dotacji przez Unię Europejską z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka na lata 2007-2013 w ramach POIG 1.4 "Dotacja na innowacje" dla projektu "Przebadanie modelowe wirników ze śrubą Archimedesa w celu wytworzenia innowacyjnych turbin wodnych"

Cz. Ziemak możesz wyjaśnić następujące kwestie:

1/ dlaczego na średni przepływ 10,5 m3/s projektujesz turbinę o przepływie 9,5 m3/s ?, czyżby Archimedes utrzymywał sprawność przy Q/Qmax większym jak 100%?, jeżeli tak , to do ilu %?

2/jakim cudem Archimedes ciągle będzie pobierał 9,5 m3/s jeżeli przepływ waha się w granicach 1,5 do np. 12 m3/s ( średni wynosi 10,5 m3/s a więc często wystąpi wyższy np 12, albo 15 m3/s) ? czy ten projektowany Archimedes łyknie te 12-15 m3/s wody?, podaj sprawność tego łykania.

3/ cytuję "Tu spad w okresie mokrym wynosi 1,5m3/s", rozumiem , że nie chodzi o spad a o przepływ , nie chodzi o okres mokry a o okres suchy ?

ponadto- napisałeś " obecnie oczywiście buduje się z regulacją przepływu i poziom lustra wody jest w połowie wysokości średnicy wirnika archimedesa."
Jak chcesz to osiągnąć przy Q/ Q projekt. w zakresie np. 20 do 125%?

No i ostatnie pytanie: jakie obroty w stosunku do nominalnych będzie miał Archimedes przy przepływie np. 20% w stosunku do nominalnego?
Czy wystarczy mu mocy, żeby ruszyć generator asynchroniczny o mocy nominalnej 5 razy większej?

Pozdrawiam Szam

1) była pomyłka w okresie mokrym gdzie idze ponad 15m3/s jest spad 1.5m
Instalowane jest max 9,5m3/s na turbinie o średnicy 4000mm. Większych nie widziałem jeszcze.
2)max przepływ możliwy to 9,5m3/s w turbinie na sprawnosci 80%
Docelowo planuje sie wstawienie jednej turbiny narazie potem kolejnej.
Minimalny przepływ dla tego miejsca to 3,8m3/s Wiec regulacja slimaka mechaniczna poprzez zmianę kąta pochyłu i ograniczanie światła przepływu z utrzymaniem stałej rzędnej górnego lustra wody

3)jak wyżej

"obecnie oczywiście buduje się z regulacją przepływu i poziom lustra wody jest w połowie wysokości średnicy wirnika archimedesa."" -
Fakt źle napisałem im większy kąt np z 22 na 30 wówczas ogranicza się światło przepływu jak i przepływ przez turbinę.

Obroty z wirnikami są takie same dla każdego przepływu jeśli nie reguluje się jego falownikiem.
Proszę zobacz film jaki załączyłem wyżej tam jest z 5-10% przepływu instalowanego i spad podczas kręcenia filmu około 1 m. Instalowany jest 1,7 m. Przełyk turbiny instalowany 1,5m3/s jaki pamiętam.
Odpowiedz sama się nasuwa.

Jakieś jeszcze pytania?

PS ostatnio zastanawiałem się nad rozwiązaniem archimedesa z przekładnią pasową co jest wykonalne bez problemu. Dokładniej dobierze się obroty.

_________________
Informujemy o przyznanej dotacji przez Unię Europejską z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka na lata 2007-2013 w ramach POIG 1.4 "Dotacja na innowacje" dla projektu "Przebadanie modelowe wirników ze śrubą Archimedesa w celu wytworzenia innowacyjnych turbin wodnych"

Spróbuję to uporządkować, jeżeli mylę się to mnie popraw.

1/ Archimedes łyka max. tyle wody na ile nominalnie został zaprojektowany, reszta idzie nieproduktywnie przelewem.

2/ Obroty Archimedesa są stałe i niezależne od wielkości przepływu

3/ Przepływy reguluje się mechanicznie, na postoju, przez zmianę kąta wejścia ślimaka, zmiana kąta powoduje zmianę pow.przekroju wlotu wody.
To powoduje utrzymanie poziomu górnej wody w osi ślimaka. Za regulowanym wejściem ślimak zachowuje kąty pochylenia na pozostałej długości.

Czy tak?

Szam

1) jesli instalujemy dowolna turbine to okresla sie jej przełyk max . Jak pisałem dla średnicy 4000mm jest to 9,5m3/s Reszta idzie przelewem. Nalezy tak dobrac turbiny aby mozna było maksymalnie wykorzystać potencjał rzeki.
2)Tak zgadza się

3)Regulacja przepływu - opisze dokładnie

Rozwiązania regulacji przepływu wody poprzez turbinę archimedesa:

a)regulacja elektroniczna
Stosuje się falownik w celu zmniejszania bądź zwiększania obrotów turbiny. Reguluje nam to przepływ wody

b)regulacja mechaniczna
Aby zmniejszyć przepływ wody w turbinie archimedesa należy zmieniać kąt ułożenia turbiny względem ziemi.
Instaluje się w położeniu zerowym czyli maksymalnym przełyku pod kątem 22 stopni.
Chcąc zmniejszyć przepływ w turbinie należy podnieść turbinę od strony górnego lustra wody. Po podniesieniu będzie zmniejszać się światło prześwitu jak i przepływu.
Np jak podniesiemy turbinę licząc od górnego lustra wody o 0,5 m dla średnicy turbiny 1500mm wówczas mamy światło mniejsze i pobieramy wysokością turbiny o 250mm. Należy brać pod uwagę iż przy max przepływie poziom wody oscyluje na wysokości turbiny 750mm
Dolna cześć turbiny jest mocowana na zawiasie i stałej rzednej.
Zmianę kąta dokonuje się podczas pracy turbiny - czyli płynnie
Zmianą kąta utrzymujemy stały poziom wody górnej.

_________________
Informujemy o przyznanej dotacji przez Unię Europejską z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka na lata 2007-2013 w ramach POIG 1.4 "Dotacja na innowacje" dla projektu "Przebadanie modelowe wirników ze śrubą Archimedesa w celu wytworzenia innowacyjnych turbin wodnych"