E!10821 Standardiserte Turbin-Generator Moduler i faste trykkhøyder ved design av vannkraftverk

Foreliggende STGM-Hydropower vannkraft konsept skal representere en ny annerledes og mer kostnadseffektiv løsning med å ta ut energien enn de tradisjonelle løsningene som for de aller fleste kraftverk i verden er basert på en rørgate fra et inntak eller magasin til et kraftverk i bunn. Vannkraftverk er normalt konstruert på en måte ved at det elektromekaniske utstyret er designet for å passe til elven slik at det er teknisk økonomisk optimalisert for den spesielle Head (trykkhøyde) - Flow (slukeevne) kombinasjonen. Dette betyr at kraftverket er skreddersydd i hvert enkelt tilfelle med hensyn til konstruksjon og produksjon. For store og mellomstore vannkraftverk er dette i praksis den eneste måten å gjøre det. For små vannkraftverk er det mange ganger det samme, men her ser vi ofte at byggekostnadene er for høye for at kraftverkene kan å bli økonomisk lønnsomme. Her tenker vi standardisering og masseproduksjon for å oppnå mer kostnadseffektive løsninger. Vår nye løsning innebærer at vi bruker standardiserte moduler (STGM moduler) som er designet for spesifikke kombinasjoner av Head (fast anslagsvis mellom 30 - 60 meter) og Flow (justerbar mellom 0,2 - 2 m3 / sek). På denne måten, i kombinasjon med ledeskovler som styres av reguleringssystemet, vil et visst konstant trykk oppnås ved innløpet til hver enkelt generator modul. En rekke slike STGM moduler er installert i serie som dekker brutto trykkhøyde (Head) av elva. Jo høyere brutto Head elva representerer, dess høyere proporsjonalt antall generator moduler er installert i det enkelte kraftverk prosjekt. Rørlengden mellom hver STGM modulen vil variere, avhengig av hellingen og profilen av elven. STGM modulene er elektrisk forbundet med hverandre før de er koblet til nettet. Denne nye løsningen vil innebære følgende hovedfordeler: 1) Standardiserte enheter som innebærer mulighet for masseproduksjon og dermed betydelig lavere kostnader enn dagens løsninger. 2) Benyttelse av komplett integrert Turbin-Generator i den enkelte modul-enhet. 3) Forenklet prosjektering og installasjon. 4) Typetesting som reduserer risikoelementer rundt kvalitet og virkningsgrad sammenlignet med dagens løsninger som i hvert prosjekt baseres på skreddersøm. Prosjektarbeidene har resultert i at vi har utviklet et nytt konsept for Standardiserte Turbin-generator moduler i faste trykkhøyder langs rørgaten. Prisene vi har registrert for alle modul komponentene og tilbehør indikerer dessverre høyere produksjonskostnader enn hva vi hadde forventet. Det representerer en utfordring for oss hvor vi i fortsettelsen etter prosjektarbeidene vil jobbe med prosjektet for å kunne komme frem til justerte løsninger som vil kunne gjøre denne løsningen økonomisk fordelaktig sammenlignet med eksisterende kraftverkløsninger. En medvirkende årsak til for høy kraftverk kostnad med mange STGM- moduler i serie i forhold til et tradisjonelt kraftverk med rørledning mellom inntaket og kraftverket i bunn, er at enkelte store komponenter som må stå ved siden av den enkelte STGM-modul, må plasseres innelukket i et lite kontainer-hus, som da må plasseres og fundamenteres ved den enkelte modul på en langt mer omfattende måte enn om tilsvarende komponenter ville kunne bli plassert inne i en liten boks ved siden av den enkelte STGM-modul. Det mest positive er at STGM-modulløsningen vil være konkurransedyktig for «Kun én modul» - kraftverk. Denne løsningen er langt enklere enn et tradisjonelt kraftverk, og vil ha flere bruksområder som: 1. Å trekke ut energien fra ferskvanns vannverk ved å benytte høydeforskjeller som i dag ikke utnytter energipotensialet. 2. For produksjon av elektrisitet fra høye demninger med minstekrav til vannføring som i dag går direkte i elven uten å dra nytte av falltapet. 3. For større vannføring kan to eller flere STGM-moduler bygges parallelt. For det mest fleksible bruksområdet er det mulig å skalere opp eller ned i forhold til konseptets endelige design Flow / Head-området til STGM-modulen rundt Flow 0,9 m3 / s og Head 27,5 m. Så STGM-Hydropower konseptet representerer i aller høyeste grad en innovativ nyvinning som vil ha sin berettigelse på i et mangfold prosjekter, og vi vil jobbe videre med å kunne realisere denne løsningen, først og fremst med å kunne få på plass et pilot-prosjekt.

Forsknings-og utviklingsprosjektet har resultert i et komplett industridesign for et nytt og videre patentert konsept for modulariserte og standardiserte STGM-modul kraftverk som vil føre til økt bruk av fornybare energikilder globalt. Prosjektarbeidene har avdekket høyere produksjonskostnader med de enkelte STGM-moduler enn hva vi hadde forventet. I fortsettelsen etter prosjektarbeidene vil vi jobbe med prosjektet for å kunne komme frem til justerte løsninger som vil kunne gjøre denne løsningen mer økonomisk fordelaktig sammenlignet med eksisterende kraftverkløsninger. Men som single-modul kraftverk ("Kun en modul kraftverk") vil STGM-modul løsningen være enklere og mer lønnsom en et tradisjonelt kraftverk, og vil i den forbindelse ha flere bruksområder som i ferskvanns vannverk, i demninger i forbindelse med minstevannsføring, to eller flere STG-modluler i paralelle, m.v.

STGM-HYDROPOWER er et nytt konsept for vannkraftproduksjon i vassdrag for enhver relevant trykk-høyde, hvor der legges rørgate for å å skape trykk, og med det lede vannet inn mot kraftverket. Vår løsning tar utgangspunkt i ny teknologi for vannturbiner som brukes i vannfall på ca 50 meter og høyere. Vi betrakter ca 50 m som nedre relevant trykk-høyde for slike elvekraftverk -løsninger. Innovasjonen som vårt konsept innebærer er at løpehjul (turbin-del) og generator-del integreres i en standardisert aggregat-modul som designes slik at de enkelt kan installeres i serie (i faste trykk-høyder) i et gitt antall som er tilpasset fallhøyden i det aktuelle vannfallet. Her snur vi altså tankegangen i forhold til hva som er vanlig i vannkraftsammenheng. I stedet for å tilpasse (skreddersy) maskinutrustningen til det aktuelle vannfallet, så «tilpasses» vannfallet/rørgaten til standardiserte maskiner (produksjons-modul-enheter). Resultatet er rimeligere maskiner som kan masseproduseres og typetestes. Den nye løsningen vil innebære følgende hovedfordeler: 1) standardiserte enheter som innebærer mulighet for masseproduksjon og dermed betydelig lavere kostnader en dagens løsninger 2) benyttelse av ny Variable Speed turbin-generator teknologi 2) forenklet prosjektering og installasjon 3) typetesting som reduserer risikoelementer rundt kvalitet og virkningsgrad sammenlignet med dagens løsninger som i hvert prosjekt baseres på skreddersøm.