Bændablaðið - 23.01.2014, Blaðsíða 20

20 Bændablaðið | Fimmtudagur 23. janúar 2014
Grein um lágtæknivirkjanir
sem var í Bændablaðinu 31.
október vakti töluverða athygli
og hefur undirrituðum borist
fjöldi fyrirspurna vegna þeirrar
umfjöllunar. Margir bændur og
landeigendur víða um land hafa
aðgang að rennandi vatni sem áhugi
er á að nýta til virkjunar, án þess
að endilega sé um mikla fallhæð sé
að ræða sem hægt er að virkja með
hefðbundnum fallvatnstúrbínum.
Vegna þessa áhuga er hér orðið við
óskum um að draga saman fleiri
upplýsingar um þróun í smíði
margvíslegra virkjana.
Ekki er ljóst hversu mikið afl
er virkjanlegt hér á landi með
hægrennslisvirkjunum, en fullyrða
má að í heild sé það afl verulegt. Í
rammaáætlun um vernd og nýtingu
náttúrusvæða er fullyrt, en þó með
fyrirvara um ýmsa óvissuþætti,
að nýtanlegt vatnsafl sé í kringum
30-35.000 GWh (gígavattstundir) á
ári og jarðhiti til raforkuvinnslu gefi
um 25–30.000 GWh á ári – alls á
milli 55.000 og 65.000 GWh á ári.
Þessar tölur eru hins vegar unnar
út frá hefðbundnum viðmiðunum
um virkjun fallvatna en ekki út frá
mögulegri nýtingu vatnsrennslis
án uppistöðulóna. Auk þess er
búið að taka þarna út fyrir sviga
stóra og umdeilda virkjunarkosti í
hefðbundnum vatnsaflsvirkjunum
samkvæmt afar huglægu mati um
„ásættanleg umhverfisáhrif“.
Samkvæmt tölum Orkustofnunar
er áætlað að í jöklum landsins sé
bundin orka sem nemur allt að
7.600 teravattstundum (TWh.). Þá
er úrkoman talin gefa 285 TWh á
ári. Þegar uppgufun og afföll vegna
skriðjökla og annars eru dregin frá,
þá eru að mati Orkustofnunar eftir
vatnsorka í rennandi vatni á yfirborði
jarðar sem nemur 187 TWh/a. Þar af
telst nýtanlegt vatnsafl vera aðeins 64
TWh/a, og er þá miðað við nýtingu
í skrefum sem eru minnst 1 MW
að afli og með minnst 5 m fallhæð
á hverjum 5 km. Eftir verður því
veruleg orka í yfirborðsvatni sem
telst vera full dreifð til að hún nýtist
í nægilega hagkvæmum virkjunum.–
„Þó er hugsanlegt að byggja megi
smávirkjanir á þessum orkustraumi
hér og þar við góðar aðstæður, og hefur
verið uppi viðleitni til þess á seinni
árum," segir á vefsíðu Orkustofnunar.
Gríðarlegt afl rennur enn
óbeislað til sjávar
Ef undan eru skildar smáár og lækir
sem vissulega væri hægt að nýta fyrir
smávirkjanir rennur stöðugt til sjávar
gríðarlegt vatnsmagn sem virkja
mætti með hægstraumsvirkjunum
án stíflugerðar. Nægir þar að nefna
Markarfljót, Rangárnar, neðri
hluta Þjórsár, Hvítá á Suðurlandi
og Sogið. Mikinn fjölda annarra
öflugra straumvatna á Suðurlandi,
Suð-Austurlandi, Austfjörðum,
Norðurlandi, Vesturlandi og jafnvel
á Vestfjörðum mætti nefna með slíka
nýtingu í huga.
Þegar talað er um virkjanlegt
vatnsafl á Íslandi er þetta afl að
mestu utan sviga því skilningur
manna á virkjunarkostum hingað til
hefur miðast við fallvatnsvirkjanir og
jarðhitaorku eins og fyrr greinir.
Annars má benda á leiðbeiningarrit
um litlar vatnsaflsvirkjanir sem
verkfræðistofan Mannvit vann fyrir
Iðnaðar- og viðskiptaráðuneytið.
Það miðast þó líka við hefðbundnar
vatnsaflsvirkjanir.
Virkjanir í neðri hluta Þjórsár,
sem Landsvirkjun hefur verið
með á teikniborðinu og kallar
rennslisvirkjanir, eru í eðli sínu sama
fyrirbærið og aðrar fallvatnsvirkjanir.
Þar er gert ráð fyrir uppistöðulónum
þó „lítil“ séu. Umræður um
þessar virkjanir eru því verulega
villandi í samanburði við umræðu
um raunverulegar rennslis- eða
straumvirkjanir sem nýtt geta
venjulegt straumflæði ánna. Áætlanir
Landsvirkjunar
m i ð a s t
v ið byggingu
uppistöðulóna og
virkjun vatnsfallsins
með hefðbundnum hætti
þó fallhæðin sé ekki
mikil. Umhverfisáhrif
þeirra virkjana yrðu töluverð,
þó umfangið yrði ásættanlegt að
margra mati á mælikvarða stóru
virkjananna ofar á Þjórsársvæðinu.
Mikill áhugi er samt greinilega á
að skoða virkjun straumvatnsins án
uppistöðulóna. Þó að afkastagetan
verði aldrei sambærileg við stærri
virkjanir með uppistöðulónum gætu
þær fyllilega átt rétt á sér þar sem
umhverfissjónarmið vega þungt í
afstöðu manna til virkjana.
Ekki er alltaf þörf á
stíflumannvirkjum
Kosturinn við hægstraumsvirkjanir
er að rennsli er víða hægt að virkja
án þess að stífla árfarvegi og sökkva
landi. Því er ekki verið að ráðast í
óafturkræfar aðgerðir á náttúru
landsins. Gallinn er hins vegar sá
að þar sem stöðurennsli er ekki
nægt yrði raforkuframleiðsla slíkra
virkjana meira háð náttúrulegum
sveiflum í úrkomu en hefðbundnar
fallvatnsvirkjanir með stórum
stíflumannvirkjum. Þetta þarf þó
alls ekki að vera galli ef fyrir fram
er gengið út frá þessum sveiflum
og mögulega verið að framleiða úr
orkunni sem þarna fæst orkumiðla á
borð við vetni. Það væri síðan hægt að
nýta til eldsneytisframleiðslu m.a. úr
lífmassa. Með slíku móti væri hægt að
geyma orkuna þar til hennar væri þörf.
Þess má geta að um 15% af
orkuþörf Íslendinga er flutt inn í formi
fljótandi eldsneytis sem líklega mætti
framleiða að verulegu leyti hér á landi
með vistvænum og sjálfbærum hætti.
Er vinna einmitt í gangi þessa dagana
við að skoða slíka framleiðslu.
Einföld undirrennslishjól
Einfalt dæmi um hægrennslisvirkjanir
er svokallað undirrennslis vatnshjól
(e. undershot waterwheel) sem
er 3 metrar í þvermál, það situr á
flotholtum og er hjólið því alltaf
með sama snertiflöt við vatnið sama
hversu hátt vatnsyfirborðið er. Slík
hjól eru tiltölulega einföld í smíði.
Hvaða vélsmiðja sem er ætti að
ráða vel við slíkt og líka þokkalega
laghentir bændur. Stærð vatnshjólsins
ræðst þó bara af straumþunga þeirrar
vatnssprænu sem á að virkja. Þriggja
metra vatnshjólið sem hér um ræðir
er 1,86 metrar að breidd og vegur
með flotholtum og öllu um 990 kg.
Afkastageta þessa hjóls ræðst af
straumhraða. Auðvitað er svo hægt
að hafa það slík hjól stærri ef vatnið
er nægt.
Annað skemmtilegt dæmi um
heimasmíðað undirrennslisvatnshjól
sem náungi að nafni Allan smíðaði eftir
teikningum Ron Shannon í Ástralíu.
Má finna nákvæmar upplýsingar
um það á vef slóðinni http://www.
builditsolar.com/Projects/Hydro/
UnderShot/I%20really%20miss%20
the%20old%20days.pdf. Þetta hjól
ætti að gefa nægt afl til að sinna
lágmarks raforkuþörf í sumarbústað.
Heimasmíðuð túrbína
Enn frekari upplýsingar um
heimasmíði slíks búnaðar má
finna á vefslóðinni; http://www.
otherpower.com/scotthydro1.html
þar sem rafalinn sjálfur er meira að
segja heimasmíðaður. Þar byrjaði
viðkomandi á að verða sér úti um
trékefli undan rafmagnsvír þar sem
endarnir á keflinu voru um einn metri
að þvermáli. Síðan varð hann sér úti
um plaströr sem má vera 30 til 40
sentímetrar í þvermál. Rörið er sniðið
niður í réttar lengdir og síðan sagað
eftir endilöngu. Einnig stálöxul (3/8“),
tvær legur, tennt hjól fyrir keðju. Í
ruslahaug fann hann síðan gamlan 48
volta rafal úr Chevrolet sem gaf 12
amper til að hlaða straum á 12 volta
rafgeymi. Kostnaðurinn hjá þessum
einstaklingi fólst aðallega í hans eigin
vinnuframlagi og útsjónarsemi.
Yfirrennslishjól með meiri
orkunýtni
Yfirrennslishjól (e. overshot
waterwheel) eru af svipuðum toga
en þó á föstu landi. Þá er vatnið
leitt um pípu eða stokk og látið falla
efst á hjólið. Hægt er að ná allt að
tvöfalt meira afli út úr slíkum búnaði
en sambærilegu undirrennslishjóli
samkvæmt töflum Greenenergy
Research Center. Ekki er þó þörf á
uppistöðulóni við slíka virkjun.
HydroCat-túrbína
Annars konar útgáfa af fljótandi
undirrennslistúrbínu er HydroCat,
sem áður hefur lítillega verið minnst
á í Bændablaðinu. Slíkar orkustöðvar
munu hafa verið hannaðar í ýmsum
stærðum. Fleiri útgáfur af svipuðum
toga má finna víða um heim og eru
Kínverjar m.a. öflugir á því sviði.
Hydrovolt-skurðatúrbína
Enn ein útgáfa af hægrennslisvirkjun
er hönnun fyrirtækisins Hydrovolts
eða svokölluð skurðatúrbína, „Canal
Turbine“. Hún er ekki stór, eða um 4
metrar að breidd, um 1,80 á hæð og
tæpir 2,5 metrar að dýpt. Hún vegur
um 2,7 tonn og getur skilað nærri
13 kílóvöttum af raforku miðað við
þriggja metra straumhraða á sekúndu.
Áætlaður líftími er 20 ár. Orkustöðvar
af þessari gerð eru til frá 100 vöttum
upp í 16 kílóvött.
Francis-, Kaplan- og Pelton-
túrbínur
Á vefsíðu fyrirtækisins Hydro Energy,
sem er m.a. einn af samstarfsaðilum
Orkuvers í Kópavogi, er hægt að
finna ýmislegt um mismunandi gerðir
túrbína sem fyrirtækið framleiðir. Þar
eru t.d. Francis-, Kaplan- og Pelton-
túrbínur, sem hver um sig hæfir
ákveðnu hlutverki. Með einföldum
hætti má segja að Francis-túrbínur,
þar sem vatn er leitt að þeim í snigli,
ráði við mjög fjölbreyttar aðstæður í
vatnsbúskap.
Kaplan-túrbínur, sem eru eins og
skipsskrúfa inni í röri, eru hins vegar
hannaðar til að framleiða raforku þar
sem vatnsrennsli er tiltölulega mikið
en fallhæð lítil og þar með lágur
þrýstingur.
Pelton-túrbínur, með skófluhjólum
sínum, nýtast aftur á móti vel í
fjallalendi þegar vatn er tiltölulega
lítið eða notast er við uppistöðulón en
fallhæð og þrýstingur mikill.
IREM-smávirkjanatúrbínur
Kapparnir hjá Orkuveri í Kópavogi
hafa mikla þekkingu og líka reynslu af
uppsetningu og rekstri virkjana. Annar
samstarfsaðili Orkuvers er ítalska
fyrirtækið IREM, sem á sjötta áratug
síðustu aldar hóf að framleiða búnað
fyrir smávirkjanir eða „örvirkjanir“
Mikill áhugi landeigenda og bænda á smávirkjunum af ýmsum toga:
Ýmsir möguleikar eru fyrir hendi í
virkjun á vatni án uppistöðulóna
Orkumál
Þær þurfa ekki alltaf að vera stórar í sniðum virkjanirnar þótt þær
geti samt gert sitt gagn.
Einföld útgáfa af virkjun með undir-
rennslishjóli.
Önnur útgáfa af Hydrovolt-túrbínu.
Minnsta gerðin af IREM Pelton
einfasa 230 volta og 50 rið. Stærri
túrbínurnar af sömu gerð gefa
230/400 volt.
Hér sést innvolsið í IREM Pelton-
-
Fljótandi HydroCat-túrbína.
Hörður Kristjánsson
hk@bondi.is