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環保渦輪

 

能不傷害魚類的水力發電渦輪,將為環境帶來新生機符。

【本文轉載自科學人2007年7月號第65期】

〔撰文╱波定(Madeline Bodin),翻譯/甘錫安〕大約兩年前,美國麻州荷登的艾爾登研究實驗室,從廣大的測試溪谷中吊起本來前景看好的水力發電渦輪模型,並將它放置在該公司水利實驗室大樓的陰暗角落。這項裝置是1990年代開發的創新發明,很有希望能改善水力發電渦輪的一項重大缺點,就是動物穿越時經常被打死。這項嶄新設計可將魚類通過時的存活率提高到98%以上,但由於聯邦政府削減預算,讓這種渦輪只能塵封在那裡。現在新一波行動已經開始,可能將這組渦輪機帶入商業用途。

 

魚類穿越外型類似電風扇扇葉的傳統型渦輪時,死亡率高達40%。艾爾登實驗室於1994年初次取得美國能源部的經費,與佛蒙特州白河匯的概念NREC公司合作,開發比較不傷害魚類的渦輪。這項設計是將三片轉輪葉片設計在圓錐形中心周圍,形成螺旋形水流。旋轉外殼可遮蓋轉輪葉片,只露出一小部份邊緣。渦輪葉片之間沒有空隙,因此可減少葉片數量和降低旋轉速率。這些特性都可減少魚類遭到運轉部件傷害的機率。除此之外,穿過渦輪的水流也相當平緩,可能造成傷害的剪力也隨之減小。

 

這種設計對鰻魚和鱘魚這類細長型的魚類格外有利,因為這些魚類的數量日漸減少,同時對牠們而言,傳統型水力發電渦輪十分危險。根據初步測試結果,鰻魚和鱘魚通過新型渦輪時幾乎全都能存活。

 

但大約三年前,資助開發這款渦輪的聯邦經費全數刪除,研發工作停擺,這具模型最後也被凍起來。

 

位於美國加州帕洛亞托的電力研究所(EPRI),最近重拾這款環保渦輪的設計概念。該機構已取得所需總經費50萬美元中的30萬美元,準備將這款渦輪商業化,並在整修水力發電廠時替代傳統型渦輪。EPRI資深專案經理狄克遜(Doug Dixon)表示,研發工作的第一步是提高新型渦輪的電力輸出,讓它能與目前的渦輪競爭。他說:「發電效率越高,對業界越有吸引力。」

 

不過要提高電力輸出並不容易。艾爾登實驗室總裁塔夫特(Ned Taft)表示:「通常對工程有利的就對魚類不利,反之也是如此。」艾爾登的工程師認為,解決之道就是增加通過渦輪的水流量。前一陣子他們想出方法,使得將水導入葉片的螺旋管體積加倍,同時渦輪的直徑僅增加2%。除了修改葉片的形狀和角度,讓它能有效運用增加的水流,概念NREC還計畫加大葉片前緣距離,使它的寬度更接近經常穿過渦輪的魚類寬度,這樣的尺寸調整,應該可以大幅提高魚類存活率。

 

狄克森相信這款設計已經相當符合商業用途,他說:「但我們還在努力尋找資源,讓它能真正商業化。」支持者也表示,這項渦輪設計關係到的不只是產品是否能成功。塔夫特指出:「許多人不認為水力發電是環保的能源,這款渦輪將可扭轉這個想法。」

資料來源:http://sa.ylib.com/news/newsshow.asp?FDocNo=1044&CL=63