Voda- vodná turbína

Přenosná vodní elektrárna za 30,000 Kč
21.10.2002 Enviornment (Radek Novák)

Český vynález bezlopatkového hydromotoru umožní využití vodní energie velmi malých vodních toků, u kterých není možné požít existující typy vodních turbín. Vynález ing. Miroslava Sedláčka z pražského ČVUT využívá zatím v praxi na světě neuplatněný princip odvalovacího hydromotoru, který dokáže využívat velmi malou vstupní energii vody.

Sedláčkova turbína, jak již bylo nové zařízení pojmenováno, dokáže úspěšně vyrábět mechanickou energii s účinností 55 až 75 % tam, kde jiná zařízení z technických a ekonomických důvodů vůbec instalována být nemohou. Jedná o energii v pravém smyslu slova mikrospádů a mikroprůtoků vody např. od rozdílu hladin vodního toku okolo 0,5 - 1,5 metru a nebo průtoku vody turbínou v objemu 2 - 20 litrů za sekundu. Vodní energie toků s takto malými parametry není dosud na naší planetě téměř vůbec využívána, přestože potůčky, bystřiny a strouhy představují více než polovinu celkového hydroenergetického potenciálu.

Princip bezlopatkové turbíny je založen na tzv. hydrodynamickém paradoxu. To je jev, který způsobuje, že koule (nebo jiné zakřivené těleso) je přitahováno ke stěně tím více, čím rychleji mezi ním a stěnou proudí kapalina. Jakmile je do turbíny vpuštěna voda, proudí nejvyšší rychlostí mezi koulí a odvalovací hranou. V případě, že by koule visela ideálně uprostřed, nic by se nestalo, neboť by byla ze všech stran obtékána pravidelně. Koule je záměrně zavěšena pružně a voda vtékající tangenciálně do turbíny způsobí mírnou rotaci koule a zároveň udá směr otáčení.

Jakmile je zavěšená koule vychýlena z klidové polohy, v místě kde je koule blíž ke stěně vzroste rychlost proudění vody a klesne tlak. S tímto známým fyzikálním jevem se může setkat každý - například ve fixírce, či u náběžné hrany křídla.

Okolním tlakem je koule dále vychýlena do místa kde je tlak nižší, tedy do míst, kde díky zúžení místa mezi koulí a stěnou proudí voda rychleji. V důsledku popsaného jevu se koule záhy přitiskne ke stěně a mezi koulí a stěnou vznikne štěrbina srpovitého tvaru. Vlivem proudění se koule dostane do rotace a začne se odvalovat po vnitřní stěně trubky. Protože se ve směru odvalování štěrbina před koulí uzavírá, proudí v těchto místech voda rychleji a koule je neustále "přisávána" ke stěně ve směru započatého valení a tím je protékající vodou udržována v pohybu. Energii předanou proudící vodou kouli zachycuje pružný hřídel, který ji může dále přenášet na generátor elektrické energie, nebo čerpadlo.

Sériovou výrobu hydromotoru Setur pod označením DVE 120 připravuje královéhradecká firma Mechanika. Praktická využitelnost této turbíny pro energetické účely je vyzkoušena a připravena ve dvou základních podobách. První spočívá v koncepci stroje pro výrobu malého množství elektrické energie v rozsahu domácí vodní mikroelektrárny a druhá pro pohon čerpadla k lokálním zavlažovacím účelům.

Obě tyto koncepce umožňují spotřebiteli využívat minimální, jinými zařízeními v praxi nevyužitelné, obnovitelné zdroje energie. Zkušenosti dokazují, že v ekonomickém smyslu je mikroturbína Setur schopna fungovat s návratností pouze několika let, vyrábí-li elektřinu, která je bezprostředně spotřebovávána v uzavřeném okruhu výroby a použití, a nebo dokonce jen měsíců, je-li doplněna vhodným čerpadlem, které umožňuje např. dlouhodobé zavlažování určité zemědělské produkce.

Výsledky provedených testů na spádu 1,15 m a při průtoku od 80 do 110 litrů vody za sekundu potvrdily, že zařízení je schopné poskytovat výkon v rozmezí 250 - 450 W elektrické energie, což představovalo za 24 hodin produkci 6 - 11 kWh elektřiny. Turbína byla také testována jako jednotka pro přečerpávání vody. Praktickými měřeními bylo prokázáno, že když byla opatřena odpovídajícím lamelovým čerpadlem, pak celkový objem přečerpané vody převyšoval 60 m3 vody za 24 hod. při přepravní výšce 3,6 metru.

V jiném realizovaném uspořádání sestava pro výrobu elektřiny pracovala na spádu 4,5 m a při průtoku 5,5 l/s. Za těchto parametrů může turbína DVE představovat lokální zdroj pro napájení dvou odlehlých objektů s trvalým výkonem 80 W.

Kromě popsaných charakteristik, může turbína DVE také paralelně spolupracovat s existující rozvodnou sítí 3 x 400 V/50 Hz a to i při malých vstupních parametrech, např. do 10 m spádu a průtoku do 10 litrů vody za sekundu.

Jednotka má svoje opodstatnění jak pro účel krytí části vlastní spotřeby v odběrném místě, tak i pro případy nouze, kdy je možné miniaturní hydroelektrárnu doslova přinést pod výpusť rybníka a okamžitě zprovoznit. Hmotnost DVE 120 včetně betonového základu (podstavec) je 60 kilogramů.

Cena zařízení včetně DPH je stanovena na 19.980,- Kč u modelu DVE 120 bez generátoru a na 29.860,- Kč pro model se základním generátorem 12/24V - 120 W.

Mechanika s.r.o.
https://web.telecom.cz/kz-mechanika/uvod.html