Description du projet
Les nouvelles technologies pour préparer l’hydroélectricité pour l’avenir
Les centrales hydroélectriques apportent une contribution importante à notre bouquet d’énergies propres en exploitant les différences de niveau d’eau pour produire de l’électricité. Les turbines hydrauliques, qui sont les chevaux de bataille de ces centrales, sont soumises à des forces extrêmes et continues qui, lorsqu’elles sont contrôlées, améliorent les performances, l’efficacité et la durée de vie des unités. Le projet AFC4Hydro, financé par l’UE, mettra au point un système de contrôle actif du débit avec surveillance de l’intégrité structurelle pour améliorer le fonctionnement dans des régimes en dehors de la fenêtre de conception, en réduisant les fluctuations de pression, les charges et les vibrations. Ces améliorations conduisent à une fenêtre d’exploitation élargie, qui permet au secteur de l’hydroélectricité de contribuer aux services du réseau électrique et de maintenir un débit plus naturel dans les régimes hydroélectriques, ce qui, à terme, profitera à l’économie, à la société et à l’environnement.
Objectif
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.
Champ scientifique
Mots‑clés
Programme(s)
Régime de financement
RIA - Research and Innovation actionCoordinateur
08034 Barcelona
Espagne