Hoe herken je kwaliteit en duurzaamheid?
Zoals we hebben laten zien, is een waterkrachtsysteem zowel eenvoudig als complex. De concepten achter waterkracht zijn simpel: het komt allemaal neer op valhoogte en debiet. Maar een goed ontwerp vereist geavanceerde technische vaardigheden, en een betrouwbare werking vereist een zorgvuldige constructie met hoogwaardige componenten.
Wat kenmerkt een kwalitatief hoogwaardig turbinesysteem?
Denk bij een turbinesysteem eens aan efficiëntie en betrouwbaarheid. In een ideale wereld zou de efficiëntie 100% zijn. Alle energie in het water zou worden omgezet in energie voor de roterende as. Er zou geen turbulentie in de lucht of het water zijn en geen weerstand van lagers. De rotor zou perfect in balans zijn. Tekenen van energieverlies – warmte, trillingen en lawaai – zouden afwezig zijn. Natuurlijk zou de perfecte turbine ook nooit kapot gaan of onderhoud nodig hebben.
Fijn bewerkt Pelton-wiel
Hoogwaardige componenten en zorgvuldige bewerking maken een groot verschil in de efficiëntie en betrouwbaarheid van turbines.
Uiteraard zal geen enkel turbinesysteem ooit deze mate van perfectie bereiken. Maar het is goed om deze doelen voor ogen te houden, want een betere efficiëntie en betrouwbaarheid vertalen zich in meer vermogen en lagere kosten per watt. Hier zijn slechts enkele zaken om te overwegen bij de keuze van een turbinesysteem:
Turbine-runner
De rotor is het hart van de turbine. Hier wordt waterkracht omgezet in de rotatiekracht die de generator aandrijft. Ongeacht het type rotor, zijn de schoepen of bladen verantwoordelijk voor het opvangen van zoveel mogelijk energie uit het water. De kromming van elk oppervlak, zowel aan de voor- als achterkant, bepaalt hoe het water zich voortbeweegt totdat het wegstroomt. Houd er ook rekening mee dat een bepaalde rotor het meest efficiënt presteert bij een specifieke valhoogte en debiet. De rotor moet nauw aansluiten bij de specifieke kenmerken van uw locatie.
Kies voor volledig metalen schoepen met gladde, gepolijste oppervlakken om turbulentie van water en lucht te minimaliseren. Schoepen uit één stuk, zorgvuldig gefabriceerd, werken doorgaans efficiënter en betrouwbaarder dan schoepen die aan elkaar zijn geschroefd. Schoepen van brons-mangaanstaal zijn geschikt voor kleine systemen met schoon water en een opvoerhoogte tot ongeveer 150 meter. Schoepen van hoogwaardig roestvrij staal zijn uitstekend geschikt voor grotere systemen of water met schurende eigenschappen. Alle schoepen moeten zorgvuldig worden gebalanceerd om trillingen te minimaliseren. Trillingen beïnvloeden niet alleen de efficiëntie, maar kunnen na verloop van tijd ook schade veroorzaken.
Turbinehuis
De turbinebehuizing moet goed gebouwd en robuust zijn, omdat deze de krachten van het instromende water en het uitgaande asvermogen moet opvangen. Bovendien hebben de vorm en afmetingen ervan een aanzienlijke invloed op het rendement. Neem bijvoorbeeld een Pelton-turbine. Als impulsturbine wordt deze aangedreven door een of meer waterstralen, maar draait hij in de lucht. Dit betekent dat zowel hydrodynamische als aerodynamische krachten in het ontwerp van de behuizing in acht moeten worden genomen. De behuizing moet de weerstand van opspattend water minimaliseren en het uitlaatwater soepel afvoeren, maar tegelijkertijd ook de juiste afmetingen en vorm hebben om verliezen door lucht turbulentie te minimaliseren. Ook behuizingen voor turbines met een hoge doorstroming, zoals kruisstroom- en Francis-turbines, moeten nauwkeurig ontworpen zijn om grote hoeveelheden water soepel door de turbine te leiden zonder turbulentie te veroorzaken.
Kies een behuizing met gladde lasnaden die zorgvuldig is afgestemd op de juiste geleider voor uw toepassing. Houd er rekening mee dat zowel de waterkracht als de geleider aanzienlijk koppel genereren, dus het materiaal van de behuizing en alle fittingen moeten van zware kwaliteit zijn. Aansluitvlakken, zoals pijpflenzen en inspectieluiken, moeten vlak en lekvrij zijn. Omdat water roest en corrosie bevordert, moet u ervoor zorgen dat alle kwetsbare oppervlakken beschermd zijn met een hoogwaardige poedercoating of epoxyverf. Alle bouten moeten van roestvrij staal zijn.
Overige overwegingen met betrekking tot turbines
Alle oppervlakken die met water in contact komen, kunnen de efficiëntie beïnvloeden, van de inlaat tot de pijpleiding en het afvoerkanaal voor het afvalwater van de energiecentrale. Kies voor gladde oppervlakken zonder scherpe bochten. Jets en debietregelkleppen moeten nauwkeurig bewerkt zijn, zonder zichtbare oneffenheden of putjes.
Efficiëntie is belangrijk, maar duurzaamheid en betrouwbaarheid zijn dat ook. Uw waterkrachtcentrale moet ononderbroken schone energie leveren. De kwaliteit van de componenten – en de installatie ervan – kan een groot verschil maken voor uw levenskwaliteit in de komende jaren.
Let op de zorgvuldige afwerking van de afdichtingssystemen, het asmateriaal en de bewerking ervan, en alle bijbehorende componenten. Besteed bijzondere aandacht aan de selectie en montage van de lagers; deze moeten soepel draaien, zonder schuren of vastlopen.
Leverancier van turbines
Als het om leveranciers gaat, is er niets dat ervaring kan vervangen. Hoewel de principes van waterkracht binnenshuis onder de knie te krijgen zijn, is het de praktijkervaring die je de voor- en nadelen leert van het afleiden van water uit een beek, het onder druk zetten ervan en het door een turbine persen. Een turbineleverancier met jarenlange praktijkervaring is van onschatbare waarde bij het ontwerpen en bouwen van je waterkrachtsysteem.
Zoek een ervaren leverancier die gespecialiseerd is in de grootte en het type waterkrachtsysteem dat u wilt bouwen. Een goede leverancier werkt met u samen, te beginnen met uw metingen van valhoogte en debiet, om u te helpen bij het bepalen van de juiste leidingdiameter, netto valhoogte, ontwerpdebiet, turbinespecificaties, aandrijfsysteem, generator en belastingsbeheersysteem. U moet erop kunnen vertrouwen dat uw leverancier suggesties doet voor het optimaliseren van de efficiëntie en betrouwbaarheid, inclusief de effecten daarvan op de kosten versus de prestaties.
Een goede turbineleverancier is uw partner en zou persoonlijk belang moeten hebben bij uw succes. Een tevreden klant is immers zeer goed voor de zaak.
Geplaatst op: 24 mei 2021
