NTNUs vannkraftlaboratorium kan ha løst problemet med at sandpartikler sliter ut turbinene i kraftstasjoner.

Forskerne har klart å lage en erosjonsbeskyttet turbin som viser fantastiske resultater.

Gave fra Statkraft

Da Statkraft skulle rehabilitere Tokke kraftverk, fikk NTNU i oppgave å bygge en modell av anlegget og kjøre modelltest av turbinen.

Vannkraftlaboratoriet fikk beholde det meste av modellturbinen, men ikke selve løpehjulet som ble betraktet som en forretningshemmelighet.

– Vi måtte bygge vårt eget løpehjul for at studentene skulle ha glede av anlegget. Men i stedet for å sveise sammen løpehjulet, designet vi den slik at de ulike delene kunne skrus sammen, sier professor Ole Gunnar Dahlhaug ved NTNUs vannkraftlaboratorium til Teknisk Ukeblad.

Det oppstår lett avvik på rustfritt stål når det varmes opp. Forskerne mente at de kunne slippe unna disse spenningene hvis de skrudde sammen turbinen.

Designet var vellykket. Den sammenskrudde turbinen var helt på høyde med de beste sveiste konstruksjonene. Samtidig løser den et annet problem.

Slitesterk

– Vi så at denne måten å bygge turbiner på kunne løse et veldig stort problem i mange områder i verden, nemlig erosjon. I mange deler av verden fører monsunen med seg veldig store mengder sedimenter som sliter voldsomt på turbinene, sier Dahlhaug.

Løsningen er å belegge turbinens overflate med wolframkarbid.

– Problemet er at det er ikke mulig å komme til med slik behandling i en vanlig sveist turbin, hvor belegget sprøytes på i en termisk prosess. Når vi skrudde turbinen sammen del for del, var det ikke vanskelig. Delene kunne belegges før vi monterte dem sammen. Dermed kunne vi lage en helt erosjonsbeskyttet turbin, sier Dahlhaug.

Testet i Sør-Amerika

SN Power (Statkraft Norfund) ble spurt om de ville prøve turbinteknologien. De hadde spesielt store problemer ved Cahua Power Pant i Peru. Hvert år trekker monsunregnet med seg løsmasser som farger vannet grått.

Store mengder partikler går gjennom turbinene, som dermed må skiftes ofte. I tillegg gjør slitasjen at risikoen for brudd i turbinen øker.

Turbinen, som ble laget for kraftverket i Peru, ble sprøytet med et belegg av wolframkarbid på 0,3 millimeter. Da turbinen ble satt i drift, viste det seg at den slo den vanlige turbinen med to prosent i virkningsgrad. Man fikk ut 1,5 MW større effekt.

– Da de stoppet turbinen for å bytte den, var det et partikkelinnhold i vannet på 3 gram per liter. Da vi startet, var det økt til 20 gram, men vi kjørte turbinen gjennom hele monsunregnet uten problemer. I løpet av den mest belastede måneden gikk det 100 000 tonn partikler gjennom turbinen og vi produserte 13 GWh mer enn det som var vanlig. Det alene betalte hele turbinen. Den originale turbinen varte vanligvis i tre måneder under slike forhold. Vår var nesten ikke påvirket, sier Dahlhaug.

Startet bedrift

Det er ikke lett å få en skrueforbindelse til å bli like sterk som en som er sveist, men dette er løst gjennom å lage spor i komponentene som sammenføyes. Det er disse som tar det meste av kraftoverføringen og ikke boltene. NTNU har patentert metoden.

Nå skal NTNU kommersialisere den nye turbinen sammen med en del trønderske industriselskaper gjennom selskapet DynaVec AS. De skal produsere turbiner i Leksvika på den andre siden av Trondheimsfjorden.

– Vi tror det er mulig å konkurrere på verdensmarkedet med slike turbiner selv om bedriften ligger i Norge. Dette handler om å ha best mulig kunnskap. Tilgang på billig arbeidskraft er ikke avgjørende, sier Dahlhaug.