یکی از اشکال اولیه تولید انرژیهای تجدیدپذیر، پیچ ارشمیدسی است. صدها سال است که از این دستگاه برای انتقال آب و سایر مواد از ارتفاعات پایین‌تر به ارتفاعات بالاتر استفاده می‌شود به این صورت که با قراردادن قسمت پایینی در آب یا موادی که می‌خواهید حمل کنید (معمولاً دانه، ماسه، فاضلاب یا حتی ماهی) و چرخاندن پیچ عمل می‌کنند. پیچ مواد را می‌گیرد و به بالای لوله می‌برد. این پیچ را می‌توان با هر چیزی تغذیه کرد . در زمان‌های قدیم آنها را با دست یا با نیروی گاو می‌چرخاندند و در زمان‌های مدرن‌تر با برق کار می‌کنند.
اسکروتوربین یک تازه وارد به دنیای آبی در مقیاس کوچک است که تنها در ده سال گذشته وارد صحنه شده است. با این حال، آنها برای چندین دهه به عنوان اسکروپمپ در سراسر جهان نصب شده‌اند و به ویژه در کارخانه‌های تصفیه فاضلاب، وجود داشته‌اند. همان تولیدکنندگانی که بر بازار اسکرو پمپ تسلط دارند، اکنون تامین کنندگان اصلی بازار اسکروتوربین نیز هستند.
ماشین سازی نورمندی اولین و تنها تولیدکننده اسکروپمپ در خاورمیانه است که توانسته تمامی مراحل طراحی، ساخت وبهره‌برداری آن را از سال 1397 تاکنون انجام دهد.
در همین راستا لازم به ذکر است که بسیاری از مراحل طراحی و ساخت اسکروپمپ و اسکروتوربین مشابه هم می‌باشد.
اصل کار اسکروتوربین به این صورت است که فشار آب به رزوه‌های توربین فشار وارد می‌کند واین فشار توربین را می‌چرخاند و ژنراتور پس از انتقال قدرت به شفت از طریق جعبه دنده برق تولید می‌کند. این موضوع باعث می‌شود که پیچ‌‌های ارشمیدسی مدلی جایگزین برای تولید نیروی برق آبی باشد.
مکان‌های قابل استفاده از اسکروتوربین
1) رودخانه‌ها
2)خروجی‌های آب خنک کننده از نیروگاه‌ها
3) آب فرآیندهای صنعتی(به عنوان مثال کارخانه یا کارخانه فولاد)
4) ورودی‌های تصفیه آب(شهرداری و صنعت)
5)خروجی‌های تصفیه آب(شهرداری و صنعت)
6) تعویض چرخ آب و انواع دیگر ژنراتورها
این توربین‌ها بسته به اندازه توربین(یا توربین‌ها) و جریان آبی که توربین روی آن نصب می‌شود، قادر به تولید توان بین 5 تا 500 کیلووات هستند. البته تمام توربین‌ها از طریق کابل‌هایی که برای کنترل جریان تولید شده توسط توربین طراحی شده‌اند به شبکه‌های برق متصل می‌شوند. معمولا بیشتر اسکرو توربین‌ها به منابع برق محلی متصل می‌شوند، اگرچه برخی نیز به شبکه ملی متصل می‌شوند. از آنجایی که توربین‌های ارشمیدسی با نیروی آب کار می‌کنند، کابل‌های مورد استفاده برای انتقال نیرو از توربین به منبع آن نیز باید در برابر آب مقاوم باشند.
تفاوت اسکرو توربین و توربین کاپلان
اسکروتوربین و توربین کاپلان هر دو از نوع توربین‌های برق آبی هستند ولی تفاوت‌های بسیاری دارند که باعث انتخاب متفاوت آنها در سایت‌های گوناگون می‌شود:
- در توربین کاپلان پره‌های بزرگ و مسطحی به صورت چرخشی در آب قرار دارند در حالی که در اسکرو توربین پره‌های کوچکتر حول یک محور می‌چرخند.
- توربین کاپلان به خاطر پره‌های بزرگ مناسب برای استفاده در سدها و نیروگاههای بزرگ است اما اسکروتوربین به خاطر طرح پیچیده پره‌هایش مناسب برای استفاده در سدها با حجم آب کمتر است.
هزینه ساخت و نصب توربین کاپلان به نسبت اسکروتوربین بیشتر است زیرا پره‌های بزرگ و مسطحش نیاز به ساختارپشتیبان قوی دارند همچنین هزینه ساخت و نصب اسکروتوربین کمتر است زیرا پره‌های آن به نسبت توربین کاپلان کوچکتر است.
در سال 2021 دو محقق به نام‌های کریستین پورس و لیلیکا کورلان درباره اسکروتوربین‌ها تحقیق کاملی انجام دادند در بخشی از تحقیق آنها به تفاوت میان اسکروتوربین و توربین کاپلان پرداخته شد که در اینجا نگاه کوتاهی براین تحقیق می‌اندازیم:
(مقایسه هزینه‌های نسبی اسکروتوربین و توربین کاپلان نشان می‌دهد برای یک سایت برق آبی با هد پایین تولید انرژی برای اسکروتوربین حدود 15درصد بیشتر، و هزینه ساخت اسکروتوربین به نسبت توربین کاپلان 10درصد کمتر و سرمایه هزینه سالانه 22درصد ارزان‌تر است. علاوه‌بر این، کارهای عمرانی که برای نصب اسکروتوربین انجام می‌شود کمتر از توربین کاپلان می‌باشد.
همان طور که می‌دانید کشور اندونزی یکی از کشورهای پیش گام در زمینه استفاده از توربین‌های ارشمیدوسی می‌باشد. در این زمینه در دانشگاه مهندسی مکانیک کشور اندونزی تحقیقی توسط محققان محمد الهام مولاناب و احمد سیحداب صورت گرفت. در این تحقیق که در سال 2019 انجام شد ارتفاعی که اسکروتوربین قابلیت نصب و بهره‌برداری را دارد بین 1 تا 15 متر تخمین زده شد.
ولی برای گرفتن بهترین راندمان بسته به شرایط سایت، میزان دبی ورودی، زاویه و شیب موجود باید طراحی دستگاه به صورت سفارشی انجام شود که در این زمینه مهندسان ما در ماشین سازی نورمندی آمادگی دادن مشاوره و ارائه طرح را دارند.
اسکروتوربین در ایران که بستر متعدد رودخانه‌ها به ویژه در غرب کشور به صورت گسترده‌ای وجود دارد، میتواند مزیت اقتصادی مطلوبی را به همراه داشته باشد. این دستگاه به سادگی و با هزینه‌ای مقرون به صرفه قابل نصب می‌باشد به خصوص در مناطق صعب العبور و در نتیجه احتیاج به کشیدن شبکه توزیع برق سراسری که هزینه سرسام آوری دارد را از بین می‌برد.
در صورتی که این توربین‌ها به صورت مطلوبی مورد بهره‌برداری قرار بگیرند تا 30 سال قابل استفاده می‌باشند و با رسیدگی و تعمیر به موقع این طول عمر قابل افزایش نیز می‌باشد.
در سال 1402تعرفه‌‌های جدید خرید تضمینی برق از نیروگاههای برق‌آبی با افزایش میانگین ۹۰درصد نسبت به سال گذشته ابلاغ شد. به گزارش سازمان انرژیهای تجدیدپذیر و بهره‌‌وری برق ایران (ساتبا)، نرخ خرید برق تضمینی از نیروگاههای برق‌آبی روی خط انتقال، با ظرفیت کمتر از ۱۰مگاوات با افزایش ۸۳درصدی، از ۵۹۱۵ریال به ۱۰۸۰۰ریال و نیروگاه برق‌آبی جریانی با افزایش ۹۵درصدی از ۶۹۱۶ریال به ۱۳۵۰۰ریال افزایش یافته است.
برای مثال در یک رودخانه و یا مخزن آب با دبی 2متر مکعب بر ثانیه، برق تولیدی یک توربین مارپیچی برابر با 80 کیلووات ساعت می‌باشد که قیمت خرید آن بر اساس تعرفه وزرات نیرو به شرح ذیل محاسبه می‌گردد:
80 (Kw/h) x 24 (ساعت) x 365 (روز) x 13500 (ریال) =9,460,800,000ریال
این درحالی است که هزینه خرید یک توربین مارپیچی اندکی بیش از ارزش یک سال تولید برق این دستگاه می‌باشد اما با احتساب کارکرد صحیح و بهره‌برداری مطلوب سود فروش 29 ساله برق این دستگاه حدود دویست و هفتاد و چهار هزار میلیاردریال خواهد بود و این در صورتی است که تعرفه برق در 29 سال آینده افزایش پیدا نکند‼
محاسبه بالا برای مواردی است که برق تولیدی از این نیروگاه را بخواهیم بفروشیم اما اگر برق تولیدی را در داخل کارخانه مصرف کنیم سالانه حدود 724 میلون ریال صرفه جویی در مصرف برق خواهیم داشت:
72484000=80*24*365*1060
در حال حاضر شرکت ماشین سازی نورمندی تنها تولیدکننده پمپ ارشمیدس و توربین‌های مارپیچی در خاورمیانه است و توانایی طراحی، ساخت و نصب انواع مختلف این توربین‌ها به همراه بهره‌برداری موقت این دستگاه‌های نوآور را دارا می‌باشد و آمادگی انجام هرگونه همکاری در این حوزه را دارا می‌باشد.
