ゲートタービンとは何ですか?
ゲート水車は、既存または新設のダム、放水路、閘門に直接組み込まれる水力発電ユニットです。主要な支持構造は既に設置されており、水流の調整に使用されます。従来の機械室や圧力ダクトを建設する代わりに、水車はゲート内に組み込まれるため、水力システムに大きな介入をすることなく、水管理施設を電力源として活用できます。
このコンセプトは、灌漑用水路、洪水調節用貯水池、水門、都市の水域など、資本構造がすでに存在しているものの、そのエネルギー潜在力が未活用の場所に特に当てはまります。
重要なアイデア: 既存の建物からのエネルギー
ゲート水車の主な目的は、既存のダムや暗渠の水圧と流量を収益化することです。従来の水力発電所は経済的にも技術的にも実現不可能な場合です。水力発電への投資の大部分は、タービンではなくコンクリートと土への投資です。既存のダムを利用することで、プロジェクト予算のうち建設費を大幅に削減できます。
GUGLER は、可能な限り迅速な設置を重視しています。ユニットは組み立て済みのユニットとして提供され、電気機器と制御機器はプラグアンドプレイのコンテナ ソリューションとして提供されるため、設置と試運転の時間が大幅に短縮されます。
GUGLER ゲートタービンは、特定の水理工学条件に合わせていくつかの構成で提供されています。
- バルブタービン
流線型の「バルブ」ハウジングに収められたコンパクトな水平ユニットは、完全に水流に浸かっており、発電機は密閉された筐体内に設置されています。この設計により水圧損失が最小限に抑えられ、堰堤ゲートや広く開いた水路に特有の低落差・高流量に適しています。 - ピットタービン
発電機を水面より上に設置し、シャフトとギアボックスを介してインペラに接続したタイプです。これにより、メンテナンスが容易になり、ユニットを取り外して点検することが可能です。電気機器への容易なアクセスが不可欠な場所に適しています。 - バルブ上のサイフォンタービン
既存または新設の閘門に取り付ける鞍型サイフォンシステム。水はサイフォンを通して供給され、ユニットは閘門頂部または閘門本体に設置されるため、深い掘削は不要です。起動時には真空ポンプを使用し、その後は水位差とサイフォンのメンテナンスによって作動を制御します。
すべてのバリエーションはカプラン水車（2 速、1 速、または固定速）を使用し、サイズとメンテナンスの制約に応じて、発電機またはベルト ドライブに直接接続するオプションがあります。
ゲートタービンの利点
従来の小規模水力発電所と比較して、ゲートタービンにはいくつかの重要な利点があります。
- 最小限の建設工事
タービンユニットは既存のゲートまたは新しい金属ゲートに設置されるため、別の機械室や複雑な圧力ダクトが不要になり、コンクリートや土工の量が大幅に削減されます。 - 迅速な設置とモジュール性
ユニットは工場で組み立てられたモジュールとして供給され、すべての電気および自動化コンポーネントが接続可能なコンテナに収められているため、納品から最初のキロワット時間までの時間が短縮されます。 - 建物の種類を問わず柔軟性を実現
バルブ タービンとピット タービンは新規または既存のゲートに統合することができ、サイフォン ユニットは既存のゲートにサドルとして設置できるため、設計者は水力構造を大幅に再構築することなく、幅広いソリューションを実現できます。 - 設備投資削減による経済性
従来の水力発電所のコストの大部分はダムとその建設に充てられるため、プレハブ構造物を使用することで収益性が高まり、これまでは採算が取れないと考えられていた低落差、中流量のプロジェクトも経済的に実行可能になります。
環境と運用上の特徴
ゲート水車は、新たなダムを建設したり、新たな地域を浸水させたりすることなく再生可能エネルギーを発電できるため、プロジェクトの環境負荷を最小限に抑えることができます。運転モードとレイアウトを慎重に選択することで、水力発電所の中核機能である航行、灌漑、洪水防御を維持しながら、発電という付加価値を生み出すことができます。
調整可能なインペラとガイドベーンブレードを備えた Kaplan ユニットを使用することで、河川や運河に特有の可変流量での効率的な操作が可能になり、電力および制御機器をコンテナに配置することで操作が簡素化され、信頼性が向上します。
ゲートタービンが特に有利な場合
このようなソリューションは、灌漑用水路網、既存の洪水調節施設、河川貯水池が整備されている国や地域にとって特に魅力的です。これらの地域では、ゲートからの圧力損失によるエネルギーポテンシャルが未活用のままです。自治体や水管理機関にとって、これは義務的な水利施設を単なる経費から収入源、そして「グリーン」なキロワットアワーへと転換する機会となります。
