Kostnadseffektive arrangement for kraftanlegg - Energi Norge
Kostnadseffektive arrangement for kraftanlegg - Energi Norge
Kostnadseffektive arrangement for kraftanlegg - Energi Norge
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
<strong>Kostnadseffektive</strong> <strong>arrangement</strong> <strong>for</strong> <strong>kraftanlegg</strong><br />
Ole Johnny Winther, Produktansvarlig – Nye Anlegg<br />
ANDRITZ HYDRO AS
<strong>Kostnadseffektive</strong> <strong>arrangement</strong> <strong>for</strong> <strong>kraftanlegg</strong><br />
Arrangementet <strong>for</strong> kraftstasjonen bestemmes oftest tidlig, og det<br />
setter sterke føringer og i mange tilfelle begrensninger på utstyret<br />
som skal installeres. Der<strong>for</strong> er det viktig at den som utarbeider<br />
<strong>for</strong>slag til <strong>arrangement</strong> VET hvilken type utstyr som er tilgjengelig,<br />
og det er mange parametre som påvirker valget:<br />
‣ Hoveddata, fallhøyde og slukeevne.<br />
‣ Antall aggregat.<br />
‣ Turbintype, turtall og dykking.<br />
‣ Virkningsgrader og årsproduksjon.<br />
‣ Nettkrav og krav til stabilitet, svingmasse og vannveier.<br />
‣ Dimensjon på kraftstasjonen <strong>for</strong> bygging, drift og vedlikehold.<br />
‣ Vekter og løftekapasitet.<br />
‣ Tilgjengelighet <strong>for</strong> tyngre kjøretøy, transport.<br />
‣ Sprengningsarbeider, betongvolumer og <strong>for</strong>skalingsarbeider.<br />
‣ Bygge- og montasjetider.<br />
‣ Vedlikeholdsvennlighet og vedlikeholdsbehov.<br />
‣ Sikkerhetsfilosofi<br />
‣ Eksterne miljøkrav, minstevannføring, ”Fishfriendlyness”, oljevolum, etc.
<strong>Kostnadseffektive</strong> <strong>arrangement</strong> <strong>for</strong> <strong>kraftanlegg</strong><br />
HOVEDDATA Jirau Santo Antonio<br />
Antall aggregat 46 24 + 20<br />
Maksimal fallhøyde mVS 19.6 20.69 / 25.15<br />
Nominell Slukeevne m 3 /s 550 690 / 610<br />
Nominell turbineffekt MW 80.3 75.6 / 76.6<br />
Løpehjulsdiameter m 7.5 7.5<br />
Total slukeevne m 3 /s 25 300 28 760
<strong>Kostnadseffektive</strong> <strong>arrangement</strong> <strong>for</strong> <strong>kraftanlegg</strong><br />
Sammenligning av ulike typer, Bulb turbin - Vertikal Kaplanturbin<br />
Fordeler Bulbturbin<br />
‣ Bedre dellast virkningsgrad<br />
‣ Noe kortere byggetid<br />
‣ Høyere slukeevne ved samme diameter<br />
‣ Tilgjengelighet <strong>for</strong> turbinen<br />
Ulemper Bulbturbin<br />
‣ Generator svingmoment<br />
‣ Innløps<strong>for</strong>hold
Fallhøyde i meter<br />
<strong>Kostnadseffektive</strong> <strong>arrangement</strong> <strong>for</strong> <strong>kraftanlegg</strong><br />
Utvikling av Bulbturbiner mhp. fallhøyde viser en klar tendens<br />
mot større fallhøyder, og det har vært lagt ned mer resurser på<br />
Bulb enn <strong>for</strong> Kaplan i dette fallhøydeområdet.<br />
28<br />
26<br />
24<br />
22<br />
20<br />
18<br />
16<br />
14<br />
12<br />
10<br />
1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010<br />
Årstall<br />
Maksimal fallhøyde
<strong>Kostnadseffektive</strong> <strong>arrangement</strong> <strong>for</strong> <strong>kraftanlegg</strong><br />
Sammenligning av ulike typer, Bulb turbin - Vertikal Kaplanturbin<br />
Fordeler Bulbturbin<br />
‣ Mindre avstand mellom aggregater<br />
‣ Mindre dybde i byggegrop<br />
‣ Mindre betongvolum<br />
‣ Enklere <strong>for</strong>skalingsarbeider, både i<br />
tilløp/spiral og sugerør.
<strong>Kostnadseffektive</strong> <strong>arrangement</strong> <strong>for</strong> <strong>kraftanlegg</strong><br />
Eksempel: Forstudie <strong>for</strong> et stort lavtrykksanlegg i Brasil<br />
Samlet slukeevne 6000 m 3 /s<br />
Alternativ A B C<br />
Antall aggregat 16 14 9<br />
Turbin type Bulb Bulb Kaplan<br />
Turbin ytelse (MW) 67,5 77,1 120,0<br />
Netto fallhøyde (m) 20,0 20,0 20,0<br />
Løpehjul diameter (m) 7,2 7,7 9,5<br />
Synkront turtall (RPM) 100,0 90,0 72,0<br />
Lengde i strømningsretn. (m) 68,5 73,2 87,4<br />
Innløp (Sugerør) bredde (m) 16,0 17,1 31,9<br />
Samlet kraftstasjonslengde (m) 288 267 312<br />
Kote Sugerør såle (m) 83,8 83,2 74,8<br />
Kostnader <strong>for</strong> maskininstallasjonen 105% 104% 100%<br />
Kraftstasjon grunnflate (m 2 ) 72% 71% 100%
<strong>Kostnadseffektive</strong> <strong>arrangement</strong> <strong>for</strong> <strong>kraftanlegg</strong><br />
Sammenligning av ulike typer, Bulb turbin - Vertikal Kaplanturbin<br />
Når er en vertikal Kaplanturbin <strong>for</strong>etrukket ?<br />
‣ Når fallhøyden<br />
overstiger > 20 … 25 m<br />
‣ Når større<br />
svingmoment er<br />
påkrevet<br />
(Nettstabilitet)<br />
‣ Ved skjevstrømning<br />
da det ligger bedre<br />
til rette <strong>for</strong> avvinkling<br />
mellom til- og avløp.
<strong>Kostnadseffektive</strong> <strong>arrangement</strong> <strong>for</strong> <strong>kraftanlegg</strong><br />
Kaplan turbin – CAT <strong>for</strong> mindre installasjoner<br />
Visualisert <strong>for</strong> Skagerak sitt Vafos prosjekt som eksempel<br />
‣ Netto fallhøyde, He 13.3 mVS<br />
‣ Slukeevne, Q 40.0 m 3 /s<br />
‣ Løpehjulsdiameter 2.60 meter
<strong>Kostnadseffektive</strong> <strong>arrangement</strong> <strong>for</strong> <strong>kraftanlegg</strong><br />
Vertikal Kaplan turbin – Francis turbin<br />
Oftest gjenstand <strong>for</strong> sammenligning i fallhøydeområdet fra 30 m - 60 m<br />
Bygningsmessige mål er tilnærmet like, men Francis installasjonen kan være<br />
noe mindre.<br />
Francis installasjonen har følgende <strong>for</strong>deler:<br />
‣ Lavere kostnader <strong>for</strong> elektromekanisk utstyr.<br />
(Fordelen blir mindre jo lavere fallhøyden er)<br />
‣ Turbinen er lettere og enklere<br />
‣ Enkeltregulert – og dermed enklere hydraulikk og regulator<br />
‣ Krever oftest mindre dykking.<br />
Kaplan installasjonen har følgende <strong>for</strong>deler:<br />
‣ Høyere årsproduksjon på grunn av bedre virkningsgrad på dellast,<br />
spesielt ved elvekraftverk (Run-of-River)<br />
‣ Høyere turtall som kan medføre rimeligere generator, men dette<br />
blir imidlertid oppveid av høyere ruseturtall som medfører høyere<br />
kostnader.
<strong>Kostnadseffektive</strong> <strong>arrangement</strong> <strong>for</strong> <strong>kraftanlegg</strong><br />
Sammenligning vertikal Kaplan turbine – Francis turbin<br />
Eksempel: 140 MW Elevkraftverk med Hn max = 50 mVS, Q = 350 m 3 /s<br />
3 Francis 3 Kaplan<br />
Turbin ytelse (MW) 47 47<br />
Løpehjul diameter, D2(D1) (mm) 3460 3850<br />
Ledeskovel delesirkel dia. Dz (mm) 3920 4590<br />
Ledeskovel høyde, B0 (mm) 1209 1309<br />
Kote senterlinje spiral (moh) 171,8 173,0<br />
Kote Sugerør såle (moh) 160,7 162,2<br />
Synkron turtall, n (RPM) 200 225<br />
Overturtall, nd (RPM) 365 544<br />
Turbinregulering Enkeltregulert Dobbeltregulert<br />
Kostnader Turbin & Reglator 100% 115%
<strong>Kostnadseffektive</strong> <strong>arrangement</strong> <strong>for</strong> <strong>kraftanlegg</strong><br />
Et – eller 2 aggregat?<br />
To – eller 3 lagret aggregat?<br />
To aggregat<br />
Et aggregat
<strong>Kostnadseffektive</strong> <strong>arrangement</strong> <strong>for</strong> <strong>kraftanlegg</strong><br />
Et – eller 2 aggregat?<br />
To – eller 3 lagret aggregat?<br />
To aggregat<br />
Et aggregat
<strong>Kostnadseffektive</strong> <strong>arrangement</strong> <strong>for</strong> <strong>kraftanlegg</strong><br />
Eksempel: Sammenligning av Francis og Pelton turbin<br />
95<br />
94<br />
h [%]<br />
93<br />
92<br />
z 0 =1<br />
z 0 =2<br />
z 0 =3<br />
z 0 =4<br />
z 0 =6<br />
91<br />
90<br />
89<br />
88<br />
87<br />
86<br />
85<br />
84<br />
Francis<br />
83<br />
Pelton<br />
82<br />
81<br />
P [MW]<br />
80<br />
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140<br />
I tillegg vil Pelton turbinen ha lavere effektiv fallhøyde siden løpehjulet er<br />
plassert over undervann
<strong>Kostnadseffektive</strong> <strong>arrangement</strong> <strong>for</strong> <strong>kraftanlegg</strong><br />
Horisontal – eller vertikal multijet Pelton?<br />
To – eller 3-lagret aggregat?
<strong>Kostnadseffektive</strong> <strong>arrangement</strong> <strong>for</strong> <strong>kraftanlegg</strong><br />
Nye anlegg bygges i mange tilfelle i offentlig områder og må<br />
dermed tilfredsstille gjeldende reguleringsplaner og lokal<br />
arkitektur.<br />
Kraftstasjoner er i mange tilfelle<br />
signalbygg, som profilerer eieren<br />
og påvirker hans omdømme.<br />
Alsåker i regulert boligområde<br />
Mago B med<br />
Eidsvollbygningen i<br />
bakgrunnen
Takk <strong>for</strong> oppmerksomheten<br />
ANDRITZ HYDRO AS<br />
Bergermoen<br />
3520 Jevnaker - NORGE<br />
Tel:+47 61 31 52 00, Fax +47 61 31 28 46<br />
E-mail: post@andritz.no<br />
Hjemmeside: www.andritz.no
Change language