Pico-hydro Turgo Turbine - Rwanda DIY/ピコハイドロ トゥルゴ タービン - ルワンダ DIY

家庭用のスプーンを使って作られた低コストのDIY水力タービン「ターゴ」。60%以上の効率で1.5kWの機械的出力を達成するように最適化されている。

UC Davis Blum Center for Developing Economiesからの助成金により、学生主導のチームがルワンダに派遣され、現地で製造された小規模水力発電システムの教育ワークショップと実現可能性調査を実施しました。この旅行には、既存および潜在的な水力発電サイトの調査、参加型設計とアイデア出しを活用して水力発電資材の現地調達とそのコストを調査する村のワークショップ、技術トレーニングと企業および政府とのネットワーク構築を含む2人の工学系学生のインターンシップが含まれていました。学生チームは、資本コストとタービンの非効率性が農村部でのピコ水力発電システムの導入を妨げる2つの要因であると特定し、テーブルスプーンで作られた低コストのピコ水力ターゴタービンを設計、製造、テストしました。ターゴタービンは、高落差、低流量の用途に最適です。ここでは、この低コストの「テーブルスプーン」タービンは、ノズル直径、ジェット入口角度、スプーンの数、タービン速度、スプーンの向き、ジェットの衝突位置という6つの設計パラメータを実験的にテストすることによって最適化されています。このタービンは、効率63%で1.5kWの機械的出力を達成した。

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Kyle Gaiser、Paul Erickson、Pieter Stroeve、Jean-Pierre Delplanque、「応答曲面法を用いたピコ水力ターゴタービンの設計パラメータに関する実験的調査」、Renewable Energy、第85巻、2016年1月、406-418ページ、DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.renene.2015.06.049。全文オープンアクセス

世界中の遠隔地にある数百万世帯のオフグリッド住宅は、設置コストが高額（$/kW）のため開発されていないピコ水力発電（5kW以下）資源を利用できる。一般的に中～高落差用途に適した水力衝動タービンであるターゴタービンは、そのような場所への適用可能性から、研究において再び注目を集めている。しかしながら、ターゴタービンに関する既発表文献は限られており、現在の理論と実験的知見では、ノズル径、ジェット入口角度、ブレード数、ブレード速度などの特定の設計パラメータがタービンの効率に及ぼす影響を十分に説明できていないことが示されている。本研究では、これらのパラメータを3レベル中心複合応答曲面実験で使用する。入手しやすい材料から低コストのターゴタービンを製作し、試験を行い、上記の各パラメータとその相互作用の関数として効率を予測する2次回帰モデルを開発する。ブレードの向きの角度とジェットの衝突位置が効率に及ぼす影響も調査し、実験的にタービンへの影響は比較的小さいことがわかった。本研究の目的は、小規模水力発電メーカーや個人が、特定のピコ水力発電所に合わせて最適化できる、低コストで効率的なターゴタービンを設計するための経験的な設計ガイドラインを確立することである。また、より大規模なシステムやメーカーへのスケールアップを可能にするため、結果は無次元パラメータで表現されている。

• 家庭用品を使って、わずか30米ドルの費用で小型水力タービン（ターゴタービン）が製作された。
• ジェット角度、ブレード数、ノズル径、回転数（RPM）が効率に及ぼす影響を実験的に調べた。
• 経験式を用いることで、任意の落差と流量に対して最適なタービン設計が可能となり、62%の機械効率を達成した。
• 結果は、すべてのパラメータに有意な二次主効果と交互作用があることを示している。
• 最適なパラメータは、ノズル角度35°、ノズル直径とブレード間隔の比0.94、速度比0.43であった。

DIY（自作）; ピコ水力発電; ターゴタービン; 水力発電; 最適化

• DIYターゴタービン
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  大さじで作ったターゴタービン。
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  実験により、最適なスプーンの数、スプーンの向き、ノズルの直径、ノズルの角度、およびタービンの回転速度が決定された。
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  自作ターゴタービンは62%の機械効率を達成した。
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  水力発電の候補地調査に協力してくれた地元のルワンダ人コミュニティの人々。
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  地元で製造された小型水力タービン。
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  村のワークショップで、ピコ水力発電システムの部品を地元で調達する方法についてアイデアを出し合う。
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  水力発電所の敷地調査中に、工夫を凝らして（ポリタンクやバナナの葉を使って）水の流れを計測する。

• http://blumcenter.ucdavis.edu/grants/past-grantees/2011-2012/grantee-profile-picohydro-in-rwanda
• http://web.archive.org/web/20150905081348/http://smallhydro.ucdavis.edu/featured-project/78/