Réalisation d'une hydrolienne pour les canaux artificiels

• Forschungsstelle: BFE
• Projektnummer: SI/501323
• Projekttitel Englisch: Iso-kinetic turbine for artificial waterways

Kurzbeschreibung (Englisch)

In the framework of the Hydro VS (2010-2014) research project, financially supported by The Ark Energy, the research program of the Wallis Canton, a new isokinetic turbine has been developed and optimized to harvest the kinetic energy of free surface flows in existing facilities such as run-of-river tailrace Channels, headrace tunnels, water treatment stations etc. An innovative turbine, which is the subject of a patent, has been developed using flow numerical simulation. According to the numerical results, the concept of this turbine allows to exceed the Betz limit. The objective of the présent project is to produce a first prototype of 1 kW in Lavey Hydropower plant s tailrace Channel to validate the simulation results and to con-sider a product industrialization phase to tap this potential in Switzeriand.

Kurzbeschreibung (Französisch)

Dans le cadre du projet de recherche Hydro VS (2010-2014) financé par le programme de recherche The Ark Energy du canton du Valais, une hydrolienne a été développée et optimisée pour récupérer l'énergie cinétique disponible dans les écoulements à surface libre des infrastructures existantes comme les canaux de fuite, les galeries d'amenés, les stations de traitement de l'eau etc. Une turbine innovante, qui fait l'objet d'un brevet, a ainsi été mise au point par simulation numérique des écoulements. D'après les résultats numériques, le concept de cette turbine permet de dépasser la limite de Betz. L'objectif du projet est de réaliser un premier prototype d'une puissance de 1 kW dans le canal de fuite de la centrale de Lavey afin de valider les résultats des simulations et de pouvoir envisager une phase d'industrialisation du produit pour exploiter ce potentiel en Suisse.

Schlussbericht (Deutsch)

Im Rahmen des Projekts "Realisierung einer kinetischen Turbine für künstliche Kanäle" wurden Anfang 2017 eine neue Turbine und ihre Testplattform entwickelt, gebaut und im künstlichen Kanal des Wasserkraftwerks Lavey installiert. In diesem vorübergehenden Freiluftlabor wurde erstmals in der Schweiz die Leistung einer kinetischen Turbine unter realen Betriebsbedingungen gemessen. Diese Leistungen konnten erfolgreich mit den durch numerische Simulation erlangten Vorhersagen verglichen werden. Der Einfluss der Strömungsverhältnisse, der Installationshöhe der Turbine und der Neigung der Turbinenachse konnte untersucht werden. Es konnte ein Leistungsfaktor von mehr als 0.8 gemessen werden, was im Vergleich zu bestehenden Produkten sehr wettbewerbsfähig ist. Es konnte eine Leistung von mehr als 1.5 kW eingespeist werden, wodurch der zu Projektbeginn festgelegte Zielwert von 1 kW überschritten wurde. Im Sommer 2018 wurde ein Testlauf mit permanenten Messungen während einer Woche durchgeführt. Es wurde eine Vorstudie für die Installation einer Gezeitenturbinenfarm erarbeitet, um die Möglichkeit einer Kostensenkung im Vergleich zum ersten gebauten Prototyp zu bewerten und die optimale Konfiguration bezüglich Anzahl und Größe der Maschinen zu simulieren, um 10 kW zu erreichen. Zudem wurden unterschiedliche Tragstrukturen zur Befestigung der Maschinenfarm entwickelt.

Schlussbericht (Englisch)

In the framework of the project "Realization of a kinetic turbine for artificial canals", a new turbine and its test platform have been developed, built and installed in the artificial channel of the Lavey hydropower plant in 2017. For the first time in Switzerland, in this ephemeral open-air laboratory, the performance of a kinetic turbine was measured under real operating conditions. These performances could be compared successfully with those predicted by numerical simulation. The influence of flow conditions, the turbine's installation height and the inclination of the turbine axis could be studied. A power factor of more than 0.8 could be measured, which is very competitive compared to existing products. A power of more than 1.5 kW could be injected, thus exceeding the target value. During the summer of 2018, tests with measurements during a continuous week were carried out. A pre-study for the installation of a turbine farm was carried out to evaluate the possibility of reducing costs compared to the first built prototype and to simulate the optimal configuration of the number of machines and their sizes to reach 10 kW. Additionally, different support structures for the farm have been developed.

Schlussbericht (Französisch)

Le projet « Réalisation d’une hydrolienne pour les canaux artificiels » a permis de développer et construire une nouvelle hydrolienne ainsi que sa plateforme de test et de les installer dans le canal de fuite de la centrale hydroélectrique de Lavey en 2017. Pour la première fois en Suisse, dans ce laboratoire éphémère à ciel ouvert, les performances d’une hydrolienne ont pu être mesurées dans des conditions réelles d’exploitation. Ces performances ont pu être comparées avec succès à celles prédites par simulation numérique. L’influence des conditions d’écoulement, de la hauteur d’implantation de la turbine et de l’incidence de l’axe de la turbine a pu être étudiée. Un coefficient de puissance de plus de 0.8 a pu être mesuré, ce qui est très compétitif par rapport aux produits existants. Une puissance de plus de 1.5 kW a pu être injectée dépassant ainsi la valeur cible. Durant l’été 2018, des essais avec des mesures durant une semaine en continue ont pu être effectués. Une pré-étude pour l’installation d’une ferme d’hydroliennes a été réalisée pour évaluer la possibilité de réduire les coûts par rapport au premier prototype construit et simuler la configuration optimale du nombre de machines et leurs tailles pour atteindre 10 kW. Différentes structures permettant de tenir la ferme ont aussi été développées.

Zugehörige Dokumente

• Réalisation d’une hydrolienne pour les canaux artificiels - Rapport final [PDF] 10'510 kB