اسکرو توربین
یکی از اشکال اولیه تولید انرژی های تجدیدپذیر، پیچ ارشمیدسی است. آنها هزاران سال است که برای انتقال آب و سایر مواد از ارتفاعات پایینتر به ارتفاعات بالاتر استفاده میشوند 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 میکردند.
اسکرو توربین 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، به ویژه در کارهای تصفیه فاضلاب، وجود داشتهاند. همان تولیدکنندگانی که بر بازاراسکرو پمپ تسلط دارند، اکنون تامین کنندگان اصلی بازار اسکروتوربین نیز هستند.
تصویر- اسکروتوربین
ماشین سازی نورمندی اولین و تنها تولید کننده اسکروپمپ در خاورمیانه است که توانسته تمامی مراحل طراحی ، ساخت وبهرهبرداری آن را از سال 1397 تا کنون انجام دهد .
از دیگر محاسن بومی سازی این دستگاه این است که کلیه قطعات شامل ورقها، لولهها، یاتاقانها، شافتها، الکتروموتورها، کوپلینگها ، گیربکسها، تسمه پروانه و تابلوهای فرمان نیز از تولیدات داخل میباشد.
از آن جایی که در تمام دنیا تولید کنندگان اسکروپمپ، پیش گامان تولید اسکرو توربین بودهاند و از آنجایی که ما دارای تجربههای موفق در زمینه طراحی، ساخت، تولید و نصب اسکروپمپ بودهایم، برآن شدیم تا با ساخت اسکروتوربین قدمی موثر در خودکفایی کشور عزیزمان ایران برداریم.
در همین راستا لازم به ذکر است که بسیاری از مراحل طراحی و ساخت اسکروپمپ و اسکروتوربین مشابه هم میباشد.
اصل کار اسکرو توربین به این صورت است که فشار آب به رزوههای توربین فشار وارد میکند واین فشار توربین را میچرخاند و ژنراتور پس از انتقال قدرت 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 اسکرو توربین
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 و جریان تولید شده توسط توربین طراحی شدهاند به شبکههای برق متصل میشوند. معمولا بیشتر اسکروتوربینها 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.
توربین فرانسیس یک نوع توربین آبی است که برای تولید برق از آب استفاده میشود. این توربین به نام مخترعش جیمز براندل فرانسیس نامگذاری شدهاست. توربین فرانسیس دارای پرههای بزرگ و قوسدار است که باعث میشود آب به صورت چشمهای و با سرعت بالا وارد توربین شود و در نتیجه انرژی حاصل از جابهجایی آب به حرکت دورانی پرهها منتقل شود. توربین فرانسیس در سدها و نیروگاههای آبی به کار میرود.
توربین فرانسیس و توربین کاپلان نوعی توربین آبی هستند که برای تولید انرژی الکتریکی استفاده میشوند. تفاوت اصلی بین این دو نوع توربین در طرح شیارهای پالپ و بلیدهای آنها است.
توربین فرانسیس شامل یک شیار پالپ با قطر کم و چند بلید بزرگ است. آب به سمت شیار پالپ جاری میشود و با عبور از بلیدها، سرعت آن کاهش مییابد و فشار به دست میآید. سپس آب از گذرگاه خروجی خارج میشود.
توربین کاپلان شامل چند شیار پالپ با قطر بزرگ و بلیدهای کمتر است. در این نوع توربین آب به سمت شفت عمودی جاری میشود و با عبور از شیار پالپ، سرعت آن کاهش مییابد و فشار به دست میآید، سپس آب به سمت بلیدهای کاپلان هدایت میشود و با عبور از آنها انرژی آب به انرژی الکتریکی تبدیل میشود.
تفاوت توربین فرانسیس و اسکرو توربین
توربین فرانسیس و اسکرو توربین دو نوع توربین هیدرولیکی هستند که برای تولید برق از طاقه آب استفاده میشوند.
توربین فرانسیس یک توربین پلهای است که در آن آب از سمت پایین به بالا وارد میشود و در اثر فشار پروانهها توربین را به چرخش میاندازد.
اما اسکرو توربین یک توربین پیچیده است که در آن، آب به صورت مارپیچ به داخل توربین وارد شده و در اثر فشار پروانههای توربین را به چرخش میاندازد.
برخلاف توربین فرانسیس، اسکروتوربین قابل حمل است و معمولا برای تولید برق در مناطق دورافتاده استفاده میشود.
مزیت اسکرو توربین نسبت به توربین فرانسیس
- کارآیی بالاتر: اسکرو توربینها در مقایسه با توربینهای فرانسیس کارآیی بالاتری دارند. به عنوان مثال، این توربینها در سرعت پایین آب و همچنین در شرایط آب با کمترین فشار، به خوبی عمل میکنند.
- قابل استفاده در شرایط مختلف: اسکروتوربینها قابل استفاده در شرایط مختلف آب و هوایی هستند. بدون توجه به دما و فشار آب، این توربینها قابل استفاده میباشند.
- صدای کم: چون اسکرو توربینها با سرعت پایین آب کار میکنند، صدای کمی دارند که منجر به کاهش نویز و صدای پیرامونی خواهد شد.
- حجم کوچک: از آنجایی که اسکروتوربینها دارای حجم کوچکی هستند، میتوان آنها را در فضاهای کوچک و محدود نصب کرد.
توربین فرانسیس یکی از پرکاربردترین توربینهای آبی است که در نیروگاههای برق آبی استفاده میشود. با این حال برخی از مشکلات کار با توربینهای فرانسیس عبارتند از:
- حساسیت به شوک و لرزش: توربین فرانسیس به شوک و لرزش حساس است و ممکن است در صورت وجود این مشکلات، عملکرد آن تحت تاثیر قرار میگیرد.
- خطر خوردگی: بخشهای داخلی توربین فرانسیس از جمله پالپ، پالپ روتور و سایش دهندهها در معرض خطر خوردگی هستند که ممکن است باعث کاهش راندمان توربین شود.
- نصب و راه اندازی: نصب و راه اندازی توربین فرانسیس نیاز به دقت بالایی دارد و همچنین باید با رعایت استانداردهای امنیت، صورت گیرد.
- هزینههای نگهداری: توربین فرانسیس به دلیل پیچیدگی ساختار داخلی، هزینههای نگهداری بالایی دارند که ممکن است برای مالکان نیروگاهها چالش برانگیز باشد.
- مشکلات عملکرد در شرایط آب و هوایی خاص: توربین فرانسیس در شرایط آب و هوایی خاص ممکن است با مشکلات عملکرد روبهرو شود که باید با رعایت اصول فنی و امنیت مدیریت شود.
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 هزینههای مقرون به صرفه قابل نصب میباشد به خصوص در مناطق صعب العبور و 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 بگیرد 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 ۱۰ مگاوات با افزایش ۸۳ درصدی، از ۵۹۱۵ ریال به ۱۰۸۰۰ ریال و نیروگاه برقآبی جریانی با افزایش ۹۵ درصدی از ۶۹۱۶ ریال به ۱۳۵۰۰ ریال افزایش یافته است.
برای مثال در یک رودخانه و یا مخزن آب با دبی 2 متر 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:
ریال 9460800000= (ریال) 13500× (روز) 365× (ساعت) 24× 80kw/h
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 میلیارد ریال 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 میلیون ریال صرفه جویی در مصرف برق خواهیم داشت:
724848000=80×24×365×1060
در حال حاضر شرکت ماشین سازی نورمندی تنها تولید کننده 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.
