Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Potential risks and prospects of protections of a hydrokinetic turbine implemented in the Amazon River, Colombia: A theoretical and practical study
Karlstad University, Faculty of Health, Science and Technology (starting 2013).
2016 (English)Independent thesis Advanced level (professional degree), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

Electricity has been proved to be a crucial factor to achieve an economic and social development in emergent countries and is seen as a necessity to deplete the world’s poverty. As energy resources are getting scarce, a higher implementation of renewable electricity generation, such as hydropower, is a necessity.

Hydrokinetic turbines, which use slow flowing water as a source of energy, are to be installed in the Amazonas River in Colombia.

The Amazon River has high amount of sediment and flowing objects due to the large quantity of vegetation in the area. This leaves the turbine exposed to a higher degree of erosion on the blades and a higher risk of getting clogged. The efficiency will decrease and the turbine will have an impending risk of getting damaged. By adapting the hydrokinetic turbine for the conditions prevailing in the Amazon basin, the efficiency can be improved and a longer lifetime for the turbine is given.

A field study was conducted to attain the velocity and amount of sediment in the Amazon River through measurements. The collected data was analyzed and used as input values during simulations of a turbine model by the Computational Fluid Dynamics program COMSOL.

Areas on the turbine exposed to the water with a high velocity, and containing a high concentration of sediment, were examined and proposals for protection were given. Also the necessity and consequences of installing a protective grate in front of the turbine were investigated.

The turbine will be exposed to almost a factor of 12 000 higher erosive wear in the Amazon River than in Swedish water as of the higher amount of sediment. The investigation states that areas on the tip of the blade’s rear side and the area close to the rotating center are most exposed to erosion and will be in need of protection in form of a harder surface. A grate will be necessary to provide a longer lifetime for the turbine, but will result in a decreased power output from the turbine by up to 46 %. 

Abstract [sv]

Elektricitet har bevisats vara en viktig komponent för en ekonomisk och social utveckling i utvecklingsländer och ses därför som en nödvändighet för att minska fattigdomen i världen. Energikällorna är dock hårt utnyttjade och en högre andel förnyelsebar elektrisk generering, genom bland annat vattenkraft, är en nödvändighet.

Hydrokinetiska turbiner, vilka producerar el på långsamt flödande vatten, ska implementeras i Amazonfloden i Colombia.

Amazonfloden har en hög andel sediment samt flytande objekt i floden på grund av den höga andel vegetation i området. Detta ger en ökad erosion på bladen samt risk för igentäppning av turbinen efter implementering. En lägre effektivitet samt hög risk för skada på turbinerna erhålls. Genom att adaptera den hydrokinetiska turbinen för förhållanden som råder i Amazonasfloden kan verkningsgraden förbättras och en längre livslängd på turbinen kan erhållas.

En fältstudie utfördes där mätningar över vattenhastigheter, mängd sediment samt större objekt i floden genomfördes och analyserades. Data användes sedan som indata vid simuleringar över en uppbyggd modell av turbinen i Computational Fluid Dynamics-programmet COMSOL Multiphysics.

Områden på turbinen utsatta för sedimentfullt vatten med en högre hastighet undersöktes och skyddsåtgärder föreslogs. Även behovet av ett skyddande galler framför turbinen granskades.

Det visades att turbinen kommer utsättas för nästintill en faktor på 12 000 högre erosion i Amazonasfloden jämfört med i svenska vatten. Undersökningen visar att yttersta delarna av bladets baksida samt ett område nära det roterande centret är i behov av ett extra skydd i form av en hårdare yta. Ett galler kan bli nödvändigt för att uppnå en längre livstid för turbinen, men resulterar i en sänkt elproduktion med upp till 46 %. 

Place, publisher, year, edition, pages
2016. , 60 p.
Keyword [en]
Hydrokinetic energy, erosion, CFD simulations
National Category
Energy Systems
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kau:diva-43745OAI: oai:DiVA.org:kau-43745DiVA: diva2:944246
Educational program
Engineering: Energy and Environmental Engineering (300 ECTS credits)
Presentation
2016-06-01, Nyqvistsalen, Karlstad, 10:25 (Swedish)
Supervisors
Examiners
Available from: 2016-06-29 Created: 2016-06-29 Last updated: 2016-06-29Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(6035 kB)80 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 6035 kBChecksum SHA-512
9b497fcc06ec7c3842adfe37ca9205df3338d39148571675b10f0780d9822ca2ace53e8123475f5d1e5c03148c7722474f992af5b5e20dac5ea542aea65750b9
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Faculty of Health, Science and Technology (starting 2013)
Energy Systems

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 80 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 284 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf