Gezeitenturbine zur Beleuchtung der Themse

Ein kleiner Teil der Themse soll mit Strom beleuchtet werden, der durch die Strömung des Flusses selbst erzeugt wird, während die Kingston University Prototypen eines neuen Wasserkraftturbinendesigns testet.

Die Turbine wird auf einem Ponton sitzen und ein schwimmendes Test- und Messlabor bieten. Darauf befindet sich eine Reihe von Sensoren und Monitoren, darunter ein TorqSense, der drahtlose Drehmomentsensor von Sensor Technology Ltd.

„Zu sagen, dass dies eine raue Umgebung für Laborgeräte ist, ist ein bisschen anmaßend

Understatement“, sagt Rod Bromfield, Dozent an der Fakultät für Ingenieurwissenschaften der Kingston University.

Die zu testende Turbine wurde von Hales Marine Energy in der Nähe von Eastbourne an der englischen Südküste entwickelt und soll sowohl in Gezeitenmeeren als auch in Flüssen eingesetzt werden können. Die Konstruktionsanwendung dieser Turbine besteht darin, auf einem Tauchtank zu sitzen, der auf dem Meeresboden sitzt und bei Bedarf an die Oberfläche getrieben werden kann. Bezeichnenderweise ist das Design nahezu unbegrenzt skalierbar: Die zu testende Einheit hat einen Durchmesser von 1 m und erzeugt etwa 1 kW; 5-Meter-Turbinen, die für den Küsteneinsatz geeignet sind, würden rund 20 kW erzeugen; kleinere Einheiten wären ideal für die Verwendung am Fluss. Da der Zugang zum Testgelände mit einem kleinen Boot erfolgte, wusste Rod, dass sein Testprogramm sowohl einfach als auch umfassend sein musste.

„Die kritische Messung ist das Drehmoment, da dies die Leistung angibt, die wir aus dem System ableiten können. Wir mussten sicher sein, dass wir über einen längeren Zeitraum kontinuierliche Messungen erhalten, da wir die Stromerzeugung mit dem tatsächlichen Flussfluss abbilden müssen. Außerdem Damit diese Technologie auf dem aufstrebenden Ökostrommarkt erfolgreich sein kann, muss sie zu einer kontinuierlichen und vorhersehbaren Energieerzeugung in der Lage sein."

Eines der technischen Probleme, mit denen Rod konfrontiert war, war die relativ langsame Umdrehung der Turbine, in diesem Test unter 50 U / min. Dies half bei der Entscheidung für TorqSense, ist aber auch ein Schlüsselmerkmal der Hales-Turbine - die langsame Geschwindigkeit bedeutet weniger Belastung für bewegliche Teile und daher weniger Wartung. Es minimiert auch die Lebensraumstörung, so dass die ökologischen Auswirkungen gering sind.

„Als ich Sensor Technology kontaktierte, war ich sehr besorgt über die vertikale Montage und die Leistung in rauen Umgebungen“, erinnert sich Rod. „Glücklicherweise wurden TorqSenses vertikal installiert, darunter mehrere hoch oben auf Windkraftanlagen mit vertikaler Achse, wo sie Stürmen, Orkanen und peitschendem Regen standhalten müssen.“

Turbine

Das Design der Hales-Turbine ist beruhigend einfach und übersteht daher wahrscheinlich die Unterwasserinstallation mit langen Wartungsintervallen. Es wurde von Paul Hales entwickelt, einem Konstrukteur, der eine Karriere im Zusammenhang mit dem Meer verbracht hat. „Es basiert auf dem traditionellen Wasserrad, ist aber auf einer vertikalen Achse montiert – auf der Seite“, erklärt er.

„Mit moderner Technik und Materialien ist es möglich, diese effektive frühe Turbine zu nehmen und durch Drehen der Ausgangswelle in die Vertikale die gesamte Turbine in die Gezeitenströmung einzutauchen. Um den hohen Widerstand an den Radschaufeln zu überwinden, die auf der einen Seite versuchen gegen den Wasserstrom bewegen, sind sie so geformt und angelenkt, dass sie einen minimalen Widerstand darstellen.Die große Blattfläche auf der Antriebsseite erzeugt sehr hohe Drehmomente (Rotationskräfte) bei niedriger Drehzahl im Bereich von 10–20 U/min.

In Verbindung mit modernen Permanentmagnet-Generatoren, die mit der Erzeugung von Stromrotationen bei nur 2 U / min beginnen können, kann meine Turbine die Möglichkeit der weltweiten Gezeitenerzeugung bieten.“

Paul fährt fort: „Wasser ist fast 800-mal dichter als Luft und trägt daher viel mehr Energie, was Wasserturbinen zu einer sehr attraktiven Alternative zur Windenergie macht sind minimal für langsame Systeme."

Paul sagt, dass er sich eine Anordnung seiner Turbinen auf jeder Landzunge entlang des Ärmelkanals und in Abständen entlang der Themse vorstellen könnte.

„Das ist natürlich nur der Anfang. Die Einfachheit des Designs, seine Robustheit und Wartungsarmut sowie die relativ einfache Installation machen es für den Einsatz in abgelegenen und weniger entwickelten Gebieten geeignet. Sein geringer ökologischer Fußabdruck spricht viele der an Probleme, die von Umweltschützern aufgeworfen werden.Seine kontinuierliche und absolut vorhersehbare Leistungsabgabe überwindet die Unterbrechungen, die mit Wind-, Wellen- und Sonnenenergie verbunden sind.

„Wenn die Leute während des Testzeitraums auf der Richmond Bridge stehen und eine bescheidene Reihe von Lichtern beobachten, die auf einer Boje herumdümpeln, wissen sie es vielleicht nicht, aber sie werden die Zukunft sehen!“