Vassdragsteknisk Forum, 7 sep 10. Egil Opsahl Daglig leder, CleanPower AS

Transkript

1 Vassdragsteknisk Forum, 7 sep 10 Egil Opsahl Daglig leder, CleanPower AS

2 CleanPower AS: Bakgrunn / historikk Pilotinstallasjon Hegsetdammen Konseptet Turbinator Hegsetdammen måleresultater Marked / anvendelser Konklusjon

3 CleanPower AS etablert i 2005 Forretningsidé: Utvikle og kommersialisere teknologi innen vannkraft / minikraft Basert på lisensiert teknologi fra Norpropeller AS Produktutvikling: Rørturbin-generator for mini- og småkraftverk Prototype testanlegg i Dale Industripark Pilotanlegg installert hos Statkraft sommeren 2010 Viktigste eiere NEAS 43,29% Bølgen Invest 14,47% Sparebank1 Nordvest 14,47% : Utvikling, bygging og test av prototypen IG-800 i CleanPowers testanlegg i Dale Industripark

4 CleanPower AS: Bakgrunn / historikk Pilotinstallasjon Hegsetdammen Konseptet Turbinator Hegsetdammen måleresultater Marked / anvendelser Konklusjon

5 Prosjektidé: Produsere strøm fra minstevannsutslipp på Hegset dam 5 mnd pr år: mai - september Kunde: Statkraft Energi AS Prosjektstørrelse ca 4 Mkr Finansiert som et "spleiselag" (IFU-kontrakt): CleanPower / Statkraft / Innovasjon Norge Fallhøyde 24 m Vannmengde 1,2 m 3 /s Installert effekt 280 kw

6 6 meter reguleringshøyde Hegset dam m Hegsetdam minikraftverk H 24 m P 0,22 MW Q 1,2 m 3 /s Nea 98 meter Tunnel i fjell Bogstadhølen Nedre Nea kraftverk H 98 meter P 66 MW Q 75 m 3 /s

7

8 Installert på eksisterende Ø450 rør 45 grader bend Øker rørtverrsnitt til Ø660 Rettstrekke fram til turbin Sugerør ut i undervannet Styrt spjeldventil for bruk ved start / stopp

9

10

11

12 Anleggsarbeide, elektroinstallasjon

13 Konstruksjon, tegning

14 Alt mekanisk arbeide på Turbinatoren, integrasjon / test

15 Generatorbygging inkl montasje av neodym-magneter

16 Kontrollanlegg

17 Løpehjul

18 Karbonfiber / epoxy filament winding magnetforbinding

19 Tilrettelegging, rådgivning, administrasjon, "bank",

20 Kundespesifiserte rørdeler

21

22

23

24

25 CleanPower AS: Bakgrunn / historikk Pilotinstallasjon Hegsetdammen Konseptet Turbinator Hegsetdammen måleresultater Marked / anvendelser Konklusjon

26 Uregulert turbin Løpehjul med fast stigning (ref propellturbin el.l.) Fast ledekrans (justerbar på pilotmodellen for å få erfaringsdata) Uregulert generator Permanentmagnetisert synkronmaskin Direkte koblet mot nettet Turbin og generator i én kompakt enhet Unngår gir- eller remdrift Enkel fundamentering Enkelt arrangement Enkel installasjon Det enkleste er det beste! REMA 1000 Turbinator enkel og robust!

27 Enkel å installere rett i rørflens !

28 Fallhøyde [m] kw 1 MW 2 MW 5 MW 10 MW kw 100 kw 50 kw Diagrammet brukes for å fremstille småkraft-turbiners arbeidsområde, angitt av vannmengde og fallhøyde. Skrå-linjene viser hvilken energi som er tilgjengelig i vannstrømmen, gitt av ligningen: kw 10 kw P[kW]= Fallhøyde [m] * Vannmengde [m 3 /s]* 9,81 m/s 2 Eksempel: Med 1 m 3 /s vann og 20 meters fall er energimengden i vannet ca 200 kw. Hvor mye elektrisk energi man får ut er da gitt av anleggets totalvirkningsgrad (rør + turbin + generator) 1 0, Vannmengde [m 3 /s]

29 Fallhøyde [m] kw 1 MW 2 MW Pelton 5 MW 10 MW 200 kw kw Crossflow Francis 50 kw 20 kw kw Kaplan Ulike turbin-typer er optimalisert for ulike driftsområder: Pelton: Høyeste trykk, lite vann ("bratte bekker") Francis: Middels til høyt trykk, middels til høye vannmengder Kaplan: Lave trykk, store vannmengder 1 0, Vannmengde [m3/s]

30 Fallhøyde [m] CP rørturbin Fallhøyde m Enkel og robust Lavere virkningsgrad (målsetting: ca 80%) kw 1 MW 2 MW 5 MW 10 MW 200 kw Max 60 m fall (kavitasjon) kw 50 kw 20 kw CP IG Max 2 MW (Francis overtar) kw Min 100 kw (lønnsomhet) Min 10 m fall (effekt vs størrelse / pris) 1 0, Vannmengde [m3/s]

31 Fallhøyde [m] kw 1 MW 2 MW Pelton 5 MW 10 MW 200 kw kw Crossflow Francis 50 kw 20 kw CP Turbinator kw Kaplan 1 0, Vannmengde [m3/s]

32 Fallhøyde [m] kw 1 MW 2 MW Pelton 5 MW 10 MW 200 kw kw 50 kw 20 kw Crossflow Primærmarked Francis Sekundærmarked Uregulert CP Turb. Regulering nødvendig ved P > 500 kw (økt kostnad) kw Kaplan 1 0, Vannmengde [m3/s]

33 Fallhøyde [m] kw 1 MW 2 MW Pelton 5 MW 10 MW 200 kw kw 50 kw 20 kw 10 kw Crossflow Uregulert X CP Turb. X Francis Hegsetdammen Regulering nødvendig ved P > 500 kw IG800 ( P1 ) og Tjeldbergodden Kaplan 1 0, Vannmengde [m3/s]

34 Enkel konstruksjon, enkel installasjon Patenterte løsninger gir god virkningsgrad Basismodellen har uregulert turbin Basismodellen har uregulert generator Basismodellen er direkte koblet til nettet Opsjoner: Turtallsregulering m/ frekv-omformer Spenningsregulering (reaktiv effekt) m/ frekvensomformer Regulerbar ledekrans Ekstern styring og overvåkning (SMS, mobiltlf, web, ) Automatiserte styringsalgoritmer Konstant Q, H eller P Prisoptimalisert kjøring / døgnvariasjoner (krever magasin) Enkelt men modulært og utbyggbart styresystem

35 CleanPower AS: Bakgrunn / historikk Pilotinstallasjon Hegsetdammen Konseptet Turbinator Hegsetdammen måleresultater Marked / anvendelser Konklusjon

36 Effekt [kw] Fallhøyde [m] ,5 27, , , Effekt [kw] 40 25, Netto fallhøyde 25 25,0 Brutto fallhøyde 24, , , ,0 22,5 0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0 Tid [min]

37 Levert Effekt [kw] Relativ virkningsgrad Levert Effekt, Hb:27m 0,1 Relativ virkningsgrad, Q av rørtap Hb: 25.5m 0, Ledeskovl posisjon [%] Levert Effekt, Hb:25.5m 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2

38 CleanPower AS: Bakgrunn / historikk Pilotinstallasjon Hegsetdammen Konseptet Turbinator Hegsetdammen måleresultater Marked / anvendelser Konklusjon

39 Norge skal innen 2016 øke sin produksjon av fornybar energi (energiproduksjon og energisparing) med 30TWh per år i forhold til (Kilde: ) Det satses derfor på bred front, med stor fokus på vindkraftteknologi Innføring av grønne sertifikater vil fra 2012 bidra til å gjøre satsingen teknologinøytral, og forventes dermed å hjelpe fram ubrukte vannkraftressurser Energi21 (vår nasjonale strategi for energiløsninger) påpeker i sin Vanngruppes veikart-rapport (juni 2010) at høyere kostnadsrammer (ut over 3 kr/kwh) kan øke vannkraftpotensialet betydelig:

40 4 m Høyde inntil 70 m Fra Smøla vindmøllepark Hva foretrekkes? Samme effekt-område

41 Mulige anvendelser for Turbinatoren 1. Tradisjonelle småkraftverk Lang tid fra start til installasjon (4-5 år) 2. Kraftverk i vannverk Kun få vannverk identifisert i Norge med rett størrelse for oss 3. Industriell energigjenvinning Kun få mulige steder identifisert i Norge 4. Ved eksisterende kraftanlegg a) Ifm overføringer mellom magasiner innen nedslagsfeltet b) Minstevannføringsutslipp (som Hegsetdammen) Turbinatorens fortrinn ifm minstevannføring er: Optimalisert for dam-fallhøyder" (ca meter) Kompakt maskin for lokasjoner med lite plass Lukket generator kjølt av vannstrømmen => Kan stå eksponert for vær og vind Patentert teknologi som gir god virkningsgrad Foto: EDF

42 EUs Vanndirektiv (2000/60/EC) Direktivets målsetting: Forbedre kvaliteten på vannveier etc innen Krever betydelig økte minstevannsutslipp, også fra eksisterende dammer. CleanPower jobber med å få oversikt over konsekvensene mhp marked for minstevannføringsturbiner. Konsekvensen for EDF i Frankrike er kjent Vanndirektivet er tatt inn i fransk lov. Økte utslipp skal innføres innen jan MW tapt vannkraftproduksjon "Motarbeider" målsettingene i Fornybardirektivet (2001/77/EC) Av EDFs 850 dammer er ca 150 egnet for "turbinering", forutsatt egnet utstyr til rett pris Konsekvensen (markedet) i resten av Europa må kartlegges, men som en første indikasjon produserer Frankrike ca 10% av Europas vannkraft

43 CleanPower AS: Bakgrunn / historikk Pilotinstallasjon Hegsetdammen Konseptet Turbinator Hegsetdammen måleresultater Marked / anvendelser Konklusjon

44 CleanPower Turbinator er en helt ny type småkraftaggregat med unike egenskaper Spesielt godt egnet for strømproduksjon fra minstevannføringsutslipp og lignende Godt egnet også for tradisjonelle småkraftinstallasjoner med egnet fallhøyde og vannmengde Fleksibelt og konfigurerbart konsept Interessant eksportpotensiale CleanPower Turbinator Enkel og robust!