GreenTech-BG

Българският сайт за зелени технологии

Суперефективната водна турбина Venturi

February 18, 2008

Турбина подсилена с дифузери Venturi

Davidson_Hill_turbine_and_housing_jp70 Турбинната система, патентована от Aaron Davidson и Craig Hill от Tidal Energy Pty Ltd има 3,84 пъти по-голяма ефективност благодарение на дифузерите venturi, в сравнение със същата турбина без такива дифузери. Това я превръща във водещ дизайн в световен мащаб, ако не и в най-добрия такъв.

Именно дифузерите тип venturi, които увеличават силата на водния поток, са ключовия компонент в този дизайн,. Подобна концепция може да се приложи на всеки друг тип турбина, което да доведе до увеличаване на ефективността, но за момента компанията съсредоточава усилията си само в областта на турбините, предназначени за извличане на енергия от приливите, океанските и речните течения.

Технологията е също така приложима при вятърните турбини, за изпомпване на вода при обезсоляване и при производството на водород чрез електролиза, където с помощта на електричество се разкъсват ковалентните връзки между водородните и кислородните атоми.

Турбината на Дейвидсън и Хил може да се прикрепи към пилон на океанското дъно, там където има силни океански течения или непрекъснато променящи се морски течения, които да я задвижват. Може също така да се прикрепи към понтон или да бъде потопена, като във всички случаи добитата електроенергия се отвежда до брега с помощта на кабел. Като се отчете факта, че половината от световното население живее на разстояние по-малко от 80 километра от някой океански или морски бряг [1] (http://www.whoi.edu/oceanus/viewArticle.do?id=4498), намирането на начин да се ползва енергията на океана чрез подобни системи ще придвижи света значително напред по посока на чист и устойчив местен добив на електроенергия.

Дейвидсън и Хил планират да задържат ниска цената на съоръжението чрез използване на стандартни генератори, които са в серийно производство в момента и са устойчиви в океанската среда, например като ползваните в подводничарската индустрия.

Сега компанията вече въвежда продукта в производствена фаза, с очакване да конкурира цената на енергията, добивана от въглища, като цената да бъде в интервала от 3,5 до 6 цента за киловатчас.

Опровержение на правилото на BETZ

Правилото на Бетц гласи, че турбина в свободен поток достига максимум до 59,3% ефективност. Но Вентури-турбината на Дейвидсън и Хил противоречи на това правило.

«Този факт предизвика голямо вълнение в професионалните среди и много инженери отхвърлиха идеята. Бяха изгубени много часове в спорове дали теоретично е възможно да се конструира турбина, която да надвиши границата поставена от правилото на Бетц»- споделя Дейвидсън.

Обяснението на Дейвидсън: „Турбината не произвежда повече от 100% от енергията на потока, по-скоро тя увеличава скоростта и обема на потока вътре в турбината, когато тя е монтирана във вентури-дифузор. Доколкото една водна турбина има 20-25% ефективност, да се утрои ефективността означава да се достигнат 60-75%… важно е да се отбележи, че вятърните турбогенератори с лекота достигат ефективност от 40-60% във въздушния поток, но водната турбина работи в среда с 832 пъти по-голяма плътност. До днес нито една водна турбина не е показала повече от 25% ефективност. Най-голямата ефективност, достигната от Дейвидсън и Хил, е 61%.”

„Възможно е правилото на Бетц да не се отнася за водните турбини. Има много неща, които да бъдат теоретично разработени и доказани в бъдеще. Но при всички случаи днес живеем във вълнуващи времена”.

Цени

Цената на електроенергията, която ще се подава към електропреносната мрежа, ще бъде между 0,03 $ – 0.05$ за kW, в зависимост от мястото,където се монтира инсталацията. Поддръжката е минимална поради опростения дизайн и наличието на малък брой движещи се части.

Според Дейвидсън цената за изграждане на инсталация на базата на Вентури-турбини ще бъде съпоставима с цената за пускане в действие на ТЕЦ със сходни показатели на изхода. С тази разлика, че подобна инсталация не изисква зареждане със скъпи суровини за да работи и произвежда.

Използването на модерни висококачествени материали води до допълнително опростяване на конструкцията и намалява цената на вентури-турбините до малко над стойността на вложените материали.

Ако вземем под внимание факта, че при пускането в действие на една водна турбина най-големите разходи са свързани със нейното физическо „потапяне“ във водата, а не със самото и производство, то една вентури-турбина, чийто продукт е равен на продукта на 3-4 конвенционални турбини, ще бъде много по-привлекателен обект за инвеститорите.

Предимства

  • Както вече беше казано една вентури-турбина е еквивалентна на 3-4 конвенционални турбини от същия размер
  • Турбината е защитена срещу потенциални повреди вътре в дифузера.
  • Дифузерът е неразделна част от носещата конструкция.
  • Може да се монтира на «люлка» или въртяща се основа, така че винаги да бъде правилно насочена спрямо течението.
  • Биологичното замърсяване е сведено до минимум, поради по-високата скорост на потока вътре в дифузера.
  • Състваните части могат да бъдат обект на серийно производство и да се транспортират до всяка точка на света, където да се монтират и пускат в действие.
  • Има много разнообразни приложения – по течението на реки; на входа на пристанища; при наличие на приливи;може да се закрепи на пилони към морското дъно за да се използва енергията на океанските течения, като добитата енергия с помощта на кабели се отвежда до брега.
  • Могат да се инсталират там където има натоварени морски пътища и не могат да се ползват по-големи турбини.

Недостатъци

  • Дифузерът има сложна 3D-форма, което силно усложнява монтажа
  • Първоначалното монтиране и пускане в експлоатация трябва да бъде извършено от квалифициран инженерен персонал
  • Поради по-голямата скорост на потока се генерира допълнително съпротивление и натоварване, което изисква по-здрава структура

Един от първите райони за изграждане на подобни промишлени инсталации е протокът между Южната част на Австралия и остров Тасмания. „Разположени под водата турбини, подобно на ветрените паркове, система от турбини може да захранва цялата южна част на страната“ – посочва Дейвидсън.

Източник: PESWiki

Био на автора: Севдалина Пеева:
Публикувам в Greentech-BG от февруари 2008 с фокус зелени технологии и иновативни решения, които ще помогнат да живеем в един по-чист свят.
Теми: venturi, водна енергия, водна турбина, водни течения, енергия на приливите

  1. […] Суперефективната водна турбина Venturi (0) […]

  2. Tonchev
    03 Feb 10
    11:16 am

    Известно е, че водните турбини с дифузер са по ефекткивни, както в безнапорно, така и в напорно водно течение. В безнапорно водно течение в открити реки, канали, на приливи и отливи, обаче разликата в ефективността между дифузорно усилените и бездифузорните е някълко пъти. При напорните тази разлика е много по-малка. Проблемите с дифузорите са различни. Два от тях са по-.значими. Те оскъпяват в пъти турбината и усложняват и оскъпяват оперативното ѝ поддържане.
    Радикален изход от тези проблеми е виртуалният турбинен дифузер. Хидрокинетични турбини със специална форма на лопатите, наричани реактивни лопати, формиращи виртуален дифузер, вижте на http://www.b2b.bg/hydrokin.html

Добавете коментар

XHTML: You can use these tags: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>