Pico-hydro Turgo Turbine - Rwanda DIY/tr

Ev tipi yemek kaşıklarından yapılmış ve %60'ın üzerinde verimlilikle 1,5 kW mekanik güç elde edecek şekilde optimize edilmiş, düşük maliyetli bir DIY hidroelektrik Turgo türbini.

UC Davis Blum Gelişmekte Olan Ekonomiler Merkezi'nden alınan bir hibeyle, yerel olarak üretilen küçük ölçekli hidroelektrik sistemleri için eğitim atölyeleri ve fizibilite çalışmaları yürütmek üzere öğrenci liderliğindeki bir ekip Ruanda'ya gönderildi. Gezi, mevcut ve potansiyel hidroelektrik sahalarının incelenmesini, hidroelektrik malzemelerin yerel tedariki ve maliyetleri için katılımcı tasarım ve fikir geliştirmeyi destekleyen köy atölyelerini ve teknik eğitim, iş dünyası ve hükümet ağları kurmayı içeren iki mühendislik öğrencisi için bir stajı içeriyordu. Sermaye maliyetlerini ve türbin verimsizliğini kırsal köylerde piko-hidro sistemlerinin uygulanmasını engelleyen iki faktör olarak tespit eden öğrenci ekibi, yemek kaşığından yapılmış düşük maliyetli bir piko-hidro Turgo türbini tasarladı, inşa etti ve test etti. Turgo Türbini, yüksek düşü ve düşük akış uygulamaları için çok uygundur. Burada, bu düşük maliyetli "yemek kaşığı" türbini, altı tasarım parametresinin deneysel olarak test edilmesiyle optimize edilmiştir: nozul çapı, jet giriş açısı, kaşık sayısı, türbin hızı, kaşık yönü ve jet çarpma konumu. Türbin, %63 verimlilikle 1,5 kW mekanik güç elde etti.

Video

https://www.youtube.com/embed/_xo6RX5WkI0

Araştırma Makalesi

Kaynak

Kyle Gaiser, Paul Erickson, Pieter Stroeve, Jean-Pierre Delplanque, Tepki yüzeyi metodolojisi kullanılarak piko-hidro Turgo türbinleri için tasarım parametrelerinin deneysel bir araştırması, Yenilenebilir Enerji, Cilt 85, Ocak 2016, Sayfalar 406-418, DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.renene.2015.06.049 . Tam Metin Açık Erişim

Araştırma Özeti

Dünya genelinde ücra bölgelerdeki milyonlarca şebeke dışı ev, yüksek kurulum maliyetleri (kW başına $) nedeniyle geliştirilmemiş piko-hidro (5 kW veya daha az) kaynaklara erişebilmektedir. Genellikle orta ila yüksek düşü uygulamaları için uygun olan bir hidroelektrik darbe türbini olan Turgo türbini, bu tür sahalara potansiyel uygulanabilirliği nedeniyle araştırmalarda yeniden ilgi görmüştür. Bununla birlikte, Turgo türbini hakkında yayınlanmış literatür sınırlıdır ve mevcut teori ve deneysel bilginin, nozul çapı, jet giriş açısı, kanat sayısı ve kanat hızı gibi belirli tasarım parametrelerinin türbin verimliliği üzerindeki etkilerini yeterince açıklamadığını göstermektedir. Bu çalışmada, bu parametreler üç seviyeli merkezi kompozit tepki yüzeyi deneyinde kullanılmıştır. Kolayca bulunabilen malzemelerden düşük maliyetli bir Turgo türbini inşa edilmiş ve test edilmiş ve verimliliğini yukarıdaki her bir parametrenin ve bunların etkileşimlerinin bir fonksiyonu olarak tahmin etmek için ikinci dereceden bir regresyon modeli geliştirilmiştir. Kanat yönelim açısının ve jet çarpma konumunun verimlilik üzerindeki etkileri de araştırılmış ve deneysel olarak türbin için nispeten az önemli olduğu bulunmuştur. Bu çalışmanın amacı, küçük hidroelektrik üreticilerinin ve bireylerin, belirli bir piko-hidro sahaya göre optimize edilebilen, düşük maliyetli ve verimli Turgo Türbinleri tasarlamalarına olanak tanıyan deneysel tasarım kılavuzları oluşturmaktır. Sonuçlar ayrıca, daha büyük sistemlere ve üreticilere ölçeklenebilme olanağı sağlamak için boyutsuz parametrelerle ifade edilmiştir.

Makale Özetleri

• Evdeki malzemeler kullanılarak 30 ABD doları maliyetle bir piko-hidro Turgo Türbini inşa edildi.
• Jet açısının, kanat sayısının, nozul çapının ve RPM'nin verimliliğe etkisi deneysel olarak belirlendi.
• Deneysel formüller, verilen herhangi bir basınç ve akış için optimize edilmiş türbin tasarımına olanak sağladı ve %62 mekanik verimlilik elde edildi.
• Sonuçlar, tüm parametrelerin anlamlı ikinci dereceden ana etkilere ve etkileşimlere sahip olduğunu göstermektedir.
• Optimum parametreler: 35° nozul açısı, nozul çapı/bıçak aralığı oranı = 0,94 ve hız oranı 0,43'tür.

Anahtar kelimeler

Kendin Yap; Piko-hidro; Turgo türbini; Hidroelektrik; Optimizasyon

Fotoğraflar

• Kendin Yap Turgo Türbini
• 
  Yemek kaşığından yapılmış Turgo türbini.
• 
  Deneyler sonucunda optimum kaşık sayısı, kaşık yönü, nozul çapı, nozul açısı ve türbin hızı belirlendi.
• 
  DIY Turgo türbini %62 mekanik verimliliğe ulaştı.
• 
  Potansiyel hidroelektrik sahasını araştırmamıza yardımcı olan yerel Ruanda topluluğu.
• 
  Yerel olarak üretilen pico-hidro türbin.
• 
  Piko-hidro sistemi için yerel olarak parça temini konusunda fikir alışverişinde bulunmak üzere köy atölyesi düzenlendi.
• 
  Hidroelektrik saha araştırması sırasında su akışını ölçmek için becerikli olmak (bidon ve muz yaprağı kullanmak).

Ayrıca bakınız

• 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/