Descripción del proyecto
Unas tecnologías nuevas prepararan la energía hidroeléctrica para el futuro
Las centrales hidroeléctricas contribuyen sobremanera a la cesta energética limpia al aprovechar las diferencias en el nivel del agua para producir electricidad. Las turbinas hidráulicas, que son la pieza maestra de estas centrales eléctricas, están sometidas a fuerzas extremas y constantes que, cuando se controlan, mejoran el rendimiento, la eficiencia y la vida útil de la unidad. El proyecto AFC4Hydro, financiado con fondos europeos, desarrollará un sistema de control activo del flujo integral con monitorización de la salud estructural a fin de mejorar el funcionamiento en regímenes fuera del umbral de diseño, al reducir las fluctuaciones de presión, cargas y vibraciones. Estas mejoras conllevan un umbral de funcionamiento mayor, lo que permite que la energía hidroeléctrica contribuya a los servicios del sistema de la red eléctrica y mantenga un flujo más natural en los esquemas hidroeléctricos de funcionamiento que, en último término, beneficia a la economía, la sociedad y el medio ambiente.
Objetivo
The AFC4Hydro project addresses the development of a novel Active Flow Control (AFC) system for improving off-design operation of hydraulic turbines by mitigating deleterious flow phenomena during steady and transient operation including ramping of produced load. The main effect being increased reliability and flexibility, and reduced wear and tear. More specifically, this innovative and affordable AFC solution, allowing efficient utilization of existing hydraulic turbines, is planned to be validated at small scale in a model turbine and at large scale in two prototype turbines. A combination of technologies will be used to reduce the pressure and load fluctuations exerted on the machine induced by the draft tube flow using: (1) injection of pulsating momentum (IPM) with a specific frequency, amplitude and phase by means of actuators; (2) injection of continuous momentum (ICM) in the form of water jets with controlled speed and orientation directed against the swirling flow. A structural health monitoring (SHM) system will be developed to evaluate the effects of the injection systems in the structural response of the rotor, generator and bearings. These measurements will be used to optimise the machine performance. For that, a Controller will be programmed and tuned to reduce pressure fluctuations, structural loads and induced vibrations in real-time operation by continuously adjusting the injection systems. The final AFC system will also be tested against demanding transients like ramp up and ramp down. Special attention will be given to mitigate the powerful and dangerous flow instability provoked by the vortex rope breakdown. The success of the proposal will permit to extend the operating range of already existing turbines beyond the stablished safety limits, to increase their efficiency at off-design operation, to be able to face more frequent transients and to reduce the maintenance and operating costs.
Ámbito científico
Palabras clave
Programa(s)
Convocatoria de propuestas
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H2020-LC-SC3-2018-RES-TwoStages
Régimen de financiación
RIA - Research and Innovation actionCoordinador
08034 Barcelona
España