Co można uzyskać dzięki wynalazkowi

Opracowany generator w połączeniu z mikroturbiną wodną jest unikalnym urządzeniem. Obecnie nikt nie produkuje tak małych hydrogeneratorów, co powoduje, że małe cieki wodne i małe rzeczki nie są wykorzystywane do produkcji energii elektrycznej. Według danych Towarzystwa Małych Elektrowni Wodnych w Polsce jest od 12000 do 15000 miejsc po dawnych młynach lub tartakach wodnych. Wykorzystanie tylko 10 % tych miejsc stwarza możliwości rozwoju produkcji generatorów i turbin wodnych, powoduje wzrost liczby miejsc pracy w produkcji i serwisie tych urządzeń oraz przyczynia się do ochrony środowiska naturalnego.

Istota wynalazku

Do zamiany energii mechanicznej uzyskiwanej z turbiny wodnej na energię elektryczną zaprojektowano unikalny generator z magnesami trwałymi (zgłoszenie patentowe nr P.417047 z dnia 29.04.2016). Do wzbudzenia generatora wykorzystano nowoczesne magnesy neodymowe o dużej energii magnetycznej. Dzięki tym magnesom generator wytwarza napięcie przy każdej prędkości obrotowej i nie wymaga dodatkowej energii do wzbudzenia. Z tego powodu uzyskuje się wysoką sprawność przetwarzania energii mechanicznej w elektryczną i sprawność tego generatora jest wysoka w szerokim zakresie prędkości obrotowej. Unikalną cechą wyróżniającą ten generator jest wyjątkowo mały moment zaczepowy występujący we wszystkich maszynach z magnesami trwałymi i ferromagnetycznym rdzeniem. W przykładowym rozwiązaniu moment ten osiąga 1,0 % momentu znamionowego generatora, co jest światowym osiągnięciem w tej dziedzinie. Uzyskanie tego było możliwe dzięki nowej konstrukcji wirnika, w którym zastosowano sześć przesuniętych względem siebie segmentów zawierających magnesy trwałe. Poniżej pokazano widok wirnika i sposób umieszczenia w nim magnesów będący przedmiotem zgłoszenia patentowego.

Generator połączony z mikroturbiną wodną
Współpracujący z turbiną generator ma wysoką sprawność – osiągającą w warunkach znamionowych 86%. W przypadku generatorów istnieją wprawdzie rozwiązania o szerokim zakresie mocy, ale mają one mniejszą sprawność i znacznie większy moment zaczepowy. Dla przykładu generatory światowego lidera w zakresie generatorów o niskich prędkościach obrotowych francuskiej firmy ALXION mają moment zaczepowy na poziomie 1,5 % momentu znamionowego, a opracowany w projekcie generator ma ten moment na poziomie 1,0 %. Parametr ten (moment zaczepowy) decyduje o oporach ruchu i momencie startu hydrogeneratora – w praktyce oznacza to, że hydrogenerator zaczyna wytwarzać prąd przy znacznie mniejszych przepływach wody.

Potencjał komercjalizacji

Większość polskich zasobów hydroenergetycznych skupionych jest w obszarze dorzecza Wisły, zwłaszcza jej prawobrzeżnych dopływów. Dogodne warunki do budowy małych elektrowni wodnych istnieją w Karpatach, Sudetach, na Roztoczu, a także na rzekach Przymorza. Również istotne znaczenie ma potencjał Odry. W latach 50. ubiegłego wieku w Polsce funkcjonowało około 6,5 tys. siłowni wodnych. Dziś jest ich zaledwie 750 i ponad 81% potencjału technicznego na terenie naszego kraju jest niewykorzystane. Według obecnych szacunków na terenie Polski istnieje około 7,5 tys. obiektów hydrotechnicznych, które nie są wykorzystywane w celach energetycznych. Polska posiada zatem sprzyjające uwarunkowania do rozwoju energetyki wodnej, zwłaszcza w zakresie małych elektrowni wodnych.
Również na terenie Europy istnieją tysiące starych młynów, kół wodnych, nieczynnych elektrowni wodnych, jazów i innych przegród na rzekach, w których tkwi ogromny potencjał. Można go wykorzystać do produkcji energii w mikro i małych hydroelektrowniach. Uruchomienie tych zaniedbanych obiektów pozwoli wyprodukować energię zarówno na potrzeby lokalne, jak i po to, by zasilić europejską sieć elektroenergetyczną. Doprowadzi to również do wzrostu ilości energii pochodzącej z odnawialnych źródeł, zwiększy niezależność energetyczną i stabilność sieci. Poza zwiększeniem bezpieczeństwa dostaw energii, w aspekcie ekonomicznym przyczyni się do lokalnego ożywienia gospodarczego, powstania źródeł dochodów oraz zwiększenia zatrudnienia. Szacuje się, że w Europie istnieje około 350 000 małych obiektów wykorzystujących w przeszłości energię wody.
(Źródło: http://www.restor-hydro.eu/tools/mills-map).