A Freudenberg Sealing Technologies alkalmazásspecifikus tömítéseivel és anyagaival magas és fenntartható hozamot tesz lehetővé a vízerőművi energiatermelésben.
A vízerőművek biztonságos, stabil és hatékony működése a jövőbeni nulla nettó energiamix egyik sarokköve. A regionális és éghajlati viszonyoktól függően az áramlási energiából előállított vízenergia az adott országban termelt villamos energia több mint 80 százalékát is kiteheti. Ezen a területen jelenleg Norvégia vezet 89 százalékkal, majd Kanada következik 62 százalékkal, Brazília 60 százalékkal és Svájc 55 százalékkal. A Freudenberg Sealing Technologies tisztában van az olyan energiarendszerek üzemeltetésének kihívásaival, amelyeknek megbízható, éjjel-nappal tartó teljesítményt kell nyújtaniuk. Az állásidő elkerülése kritikus fontosságú, és egy dolog biztos: sem a turbinák, sem a szelepek nem működhetnek precíziósan illeszkedő tömítések nélkül. A Freudenberg Sealing Technologies tömítőanyagai zökkenőmentes kapcsolatot képeznek a rendszerek mechanikai alkatrészei között. Ezek ellenállnak a fagyos víznek és az ingadozó nyomásnak, valamint a sós víznek, miközben megtartják alakjukat.
A vízerőművek típusai: áttekintés
Az emberek évezredek óta hasznosítják és használják az áramló víz hatalmas energiáját – például a mezők öntözésére és a malomkövek meghajtására. A múltban a felduzzasztott fa vagy bőrszíjak szolgáltak rögtönzött tömítésekként. Ma már sokkal hatékonyabb tömítőanyagok állnak rendelkezésre a víz erejének hasznosítható energiává alakítására. Minden egyes vízerőműtípusnak sajátos követelményei vannak, amelyeket figyelembe kell venni a megfelelő anyag kiválasztásakor. A szárazföldön megkülönböztetünk folyami erőműveket és elterelő erőműveket, amelyeket patakokba és folyókra telepítenek. Ezzel szemben a szivattyús tároló és a barlangi erőműveket elsősorban energiatározóként használják. Az óceánok végtelen energiájának megragadására pedig a tengerpartok mentén található árapályerőművek már piaci érettséget értek el. Ahhoz, hogy érzékeltessük, milyen szélsőséges környezetben kell a tömítőanyagoknak a legnagyobb hatékonysággal működniük, elengedhetetlen, hogy közelebbről megnézzük a víztömegek által hajtott turbinákat.
Turbinák: A vízenergia hasznosításának szíve
Milyen szögben és milyen esési magasságból csapódik a víz a turbinába? Mekkora térfogat és átlagos áramlási nyomás mellett? Ezek a kulcsfontosságú változók annak meghatározásakor, hogy melyik turbina biztosítja a legnagyobb hatásfokot a vízerőművek számára. Alapvetően különbséget kell tenni az egyenlő nyomású turbinák és a túlnyomásos turbinák között. Az egyenlő nyomású turbinákat úgy tervezik, hogy az áramlási nyomás a turbina előtt és után állandó maradjon. Ideálisak nagy esésmagasságok és kis vízmennyiségek esetén. Erre példa a Pelton-turbina. Ezzel szemben a túlnyomásos turbinák a turbinán való áthaladás előtti és utáni nyomáskülönbségeket használják fel az energiatermeléshez. Ezek az esésmagasságok és vízmennyiségek széles tartományában hatékonyan működnek. A Kaplan-, a Francis- és a propellerturbinák bizonyultak hatékonynak ezen a területen. Ez a négy turbinatípus együttesen a világpiac 80 százalékát teszi ki. Minden turbinatípusnak van egy közös vonása: csak akkor tudnak ellenállni a zord környezeti körülményeknek, ha tökéletesen kiválasztott tömítőanyagokkal vannak ellátva.
Tényellenőrzés: Fókuszban a tömítések
A megfelelő tömítőanyagok kiválasztásához jelentős szakértelemre van szükség, mivel a különböző áramlási szögeket és sebességeket, a várható nyomáseloszlást és a víz tulajdonságait mind figyelembe kell venni. Pontosan ez az a fajta anyagismeret, amelyet a Freudenberg Sealing Technologies évtizedek óta fejleszt és finomít. Octavia Ohr, a Freudenberg Xpress® Customized Solutions kutatás-fejlesztési vezetője így nyilatkozott: „Lenyűgöző látni, hogy ezek a viszonylag kicsi tömítések milyen döntő szerepet játszanak a vízenergia maximális energiatermelésében. Minden tömítésnek sajátos alakja van, és nem minden anyag működik minden alkalmazásban. De örömmel fogadok minden új kérést. Ha kombináljuk anyagismeretünket a Freudenberg Xpress® termékcsaláddal, akkor minden környezethez a megfelelő vegyületet tudjuk illeszteni, és ügyfélspecifikus profilokat tudunk gyártani.”
Tömítési tulajdonságok: Nagy teljesítményű anyagok turbulens környezethez
Minden vízerőmű telephelyének megvannak a maga környezeti körülményei, amelyek magas követelményeket támasztanak az összes alkatrésszel szemben – ezért sok mindent figyelembe kell venni. Az édesvíznek kitett dinamikus tömítési pontokon az anyagoknak nagyfokú alkalmazkodóképességet kell nyújtaniuk, és a vízzel való kompatibilitás, a kopásállóság és a tömítési teljesítmény kiegyensúlyozott kombinációját kell nyújtaniuk. A leggyakrabban használt anyagok közé tartozik a politetrafluoretilén (PTFE), a poliuretán (PU) és a nitrilgumi (NBR). Ezek az anyagcsoportok még nagy áramlási sebességek mellett is kiállták a próbát. Rendkívül turbulens környezetben azonban a szükséges anyagtulajdonságok prioritásai a nagy mechanikai szilárdság és a rezgésállóság felé tolódnak el. Ilyen körülmények között a nagy teljesítményű hőre lágyuló műanyagok, mint például a poliéter-éter-keton (PEEK) ideálisak. Jeges környezetben az anyagoknak elsősorban kiváló hidegállóságot kell nyújtaniuk, és ellen kell állniuk a fokozott ózonterhelésnek. Itt az etilén-propilén-dién-monomer (EPDM) a megfelelő anyag – ezek a tömítések még hosszú ideig tartó fagyos körülmények között is rugalmasak maradnak. A hullám- vagy árapályerőművek más kihívást jelentenek: a sós víz erősen korrodáló hatású, ezért a kémiailag inert és korrózióálló anyagok feltétlenül szükségesek. Ilyen esetekben például EPDM használható. Ez az anyagcsoport hosszú ideig ellenáll a sós víznek és a napfénynek való védtelen kitettségnek. A lényeg: Csak a tökéletesen kiválasztott anyagok és az egyedi tervezésű tömítések csökkenthetik a kopást a vízenergia-rendszerekben, és lehetővé teszik az alacsony karbantartási igényű és hosszú távú működést.
Karbantartás: A vízerőművek globális korszerűsítése
Az új vízerőművek fejlesztése jelenleg Ázsiára, Afrikára és Dél-Amerikára összpontosul. Ezek közül kiemelkedik Brazília. Meglévő vízerőművei évtizedek óta különösen nagy turbinákra támaszkodnak az energiatermelésben. Ez azt jelenti, hogy a karbantartási ciklusok részeként nagyméretű, nagy teljesítményű tömítésekre is szükség van. Itt számít az anyag- és gyártási szakértelem, és a Freudenberg Sealing Technologies pontosan ezt nyújtja. Nemzetközi gyártási és logisztikai hálózatának köszönhetően gyorsan le tudja gyártani és szállítani az egyedi igényekre szabott tömítéseket.
Ha megnézzük az európai vízenergiát, azt látjuk, hogy az erőművi potenciál nagy részét már kiaknázták. Ez a szigorú környezetvédelmi előírásoknak és az európai folyók és patakok mentén már meglévő, széles körű infrastruktúrának köszönhető. Ennek eredményeképpen az európaiak jelenleg a meglévő rendszerek korszerűsítésére összpontosítanak, amelyek közül néhány már több mint 100 éve üzemel. Ugyanez igaz Észak-Amerikára is. Kanadában és az Egyesült Államokban egyaránt nagyszabású korszerűsítési programok teremtik meg a vízenergia-fejlesztés új hullámát. A politikai tervezési biztonság hiányában is elismert igény van a vízerőművek korszerűsítésére, ami egyre több karbantartási szerződést eredményez.
Energiastratégiák: Az energiamix diverzifikálása
Az elkövetkező években a globális vízenergia-ágazatban várhatóan ugrásszerűen megnő a hullám- és árapályerőművek telepítése, valamint a szivattyús erőművek mint energiatároló rendszerek fejlesztése és bővítése. A Nemzetközi Vízenergia Szövetség (IHA) június 25-én Londonban közzétette éves „2025 World Hydropower Outlook” (2025-ös vízenergia kilátások) című kiadványát. A sajtóközlemény szerint: „A szivattyús tárolású vízerőművek (PSH), a világ legjobban bevált technológiája a nagyléptékű villamosenergia-tárolásra, a piaci volatilitás és a rendszerfeszültség idején egyre nagyobb figyelmet kapnak a politikai döntéshozók és a befektetők részéről. A jelentős szakpolitikai reformok és a több mint 60 GW-os PSH-projektek előkészítése mellett Európának egyértelmű lehetősége van arra, hogy ezt a lendületet a megvalósítás érdekében használja ki.” Scott Sharpless, a Freudenberg Sealing Technologies globális Key Account Manager, Power/Energy, megjegyzi: „A vízenergia a megújuló energia egyik legrégebbi és leginkább fenntartható formája. Nem termel közvetlen kibocsátást, és segít csökkenteni a környezeti lábnyomunkat, miközben biztosítja az energiaellátásunkat. Hozzáértő anyagismeretünkkel a tökéletes anyagot minden környezetvédelmi követelménynek megfelelő, személyre szabott tömítéssé tudjuk formálni, ami egy lépéssel közelebb visz minket a szén-dioxid-semlegességhez.”
Forrás: Sajtóközlemény Freudenberg Sealing Technologies
