Startup laag verval waterturbine

De startup Ronamic heeft een innovatieve laag verval waterturbine ontworpen. Wij hebben meegewerkt met het ontwikkelen van het ontwerp om een zo hoog mogelijke efficiëntie te krijgen. Tevens hebben wij andere flow gerelateerde onderwerpen onderzocht, zoals de maximale drukken en te verwachten krachten. Het ontwerp is geoptimaliseerd om toe te passen in een dam of open stroming (niet opgesloten). Uiteindelijk is het idee dermate succesvol gebleken dat er budget beschikbaar is gesteld vanuit het Shell Gamechanger programma om de haalbaarheid door een externe partij, DNV-GL, te laten beoordelen. Hieronder staat een samenvatting van het proces dat we doorliepen bij dit project.

Als eerste is het ontwerp van de rotor voor diverse toepassingen geoptimaliseerd.

Eerste ontwerp rotor

Wij zijn zo goed als vanaf het begin bij dit project betrokken. De eerste simulatie is uitgevoerd voor een zeer simpele rotor. De rotor bleek helaas niet erg efficiënt in een vrije stroming, het water stoomt liever om de rotor heen dan er doorheen. Voor toepassingen in een vrije stroming, zoals de zee, zullen er echter vele rotors naast elkaar worden geplaatst waardoor wellicht de efficiënte zou verhogen.

Rotor toegepast in vrije stroming

Met 10 rotor sets naast elkaar was de efficiëntie circa 10x hoger. Conclusie, bij een turbine waar de waterstroming niet opgesloten is (zoals bij een dam) zorgt een grotere obstructie, door meer breedte, er voor dat meer water door de turbine stroomt in plaats van er omheen, waardoor de efficiëntie toeneemt.

Rotor toegepast in een dam

Naast de vrije stroming is ook de toepassing van deze turbine in een dam onderzocht. Hierbij is de waterdruk hoger en kan water simpelweg niet om de turbine heen stromen. Het eerste ontwerp had rechte schoepen, vervolgens werden meer gestroomlijnde schoepen ontworpen.

Lobbenpomp als rotor

Het ontwerp werd steeds efficiënter, maar het kon nog beter. Uiteindelijk is men op het idee gekomen om een traditionele lobbenpomp als rotor te gebruiken omdat hierbij weinig lekkage optreed en dus maximale efficiëntie.

De lobbenvorm bleek zeer goed te werken en een hoge efficiëntie op te leveren.

Het kan echter altijd beter, dus voor dit type rotor wilde men een grote hoeveelheid optimalisatie simulaties uitvoeren om de werking van deze turbine echt te kunnen doorgronden. Deze vorm is echter niet eenvoudig te simuleren. Met name het rekengrid is een uitdaging door de twee draaiende delen die door elkaar heen draaien. Om dit probleem te omzeilen is een samenwerking aangegaan met CFX Berlin. Zij hebben de tool TwinMesh ontwikkeld waarmee eenvoudig rekengrids konden worden gegenereerd.

Om het beste werkpunt te vinden is voor vele toerentallen de efficiëntie, het koppel en het geleverde vermogen berekend.

Met behulp van onze rapportage heeft men het Shell Gamechanger programma weten te overtuigen en heeft Shell budget beschikbaar gesteld om het hele ontwerp te toetsen op haalbaarheid. Deze haalbaarheidsstudie is uitgevoerd door DNV-GL en was niet alleen een controle van de prestatie van de turbine, maar omvatte veel meer, zoals de maakbaarheid, robuustheid en kostprijs. Uit de analyse van DNV-GL kwamen geen grote gebreken of andere onvoorziene problemen naar voren. Zij adviseerde om de testfase in te gaan. Helaas is dit kostbaar en zijn er tot nu toe nog geen investeerder gevonden.

Vragen over dit project of zelf een startup waarin we een rol kunnen spelen?