该项目的重点是肯塔基河沿岸废弃的锁室。(图片由Xylem提供)
当地大学与农村电力合作社合作提供水力发电。
通过Asad Choudry
木质部

即使在以煤炭为主的肯塔基州,随着联邦和州税收激励措施的增加,以及联邦政府接近于限制二氧化碳排放和提高煤电成本,可再生能源也越来越受到关注。虽然其他州拥有充足的风能或阳光,使它们成为风能和太阳能的良好候选地,但肯塔基州有大量持续的降雨和大量的河流。为了通航、防洪或娱乐,许多河流已经被筑坝,这给该州带来了潜在的丰富水力发电资源。

经济上可行,可靠的电源

美国能源部(DOE)已将小型低水头大坝确定为现有非电力大坝未来潜在开发的最大来源。事实证明,利用传统设备和技术开发许多小型水坝在经济上是不可行的。

为了改变这种状况,位于肯塔基州拉文纳的阿巴拉契亚水电协会(AHA)开始为小型水电项目开发一种更具成本效益的模式。美国心脏协会主席大卫·布朗·金洛克(David Brown Kinloch)对该地区以前的水力发电项目有经验,他将注意力集中在肯塔基河沿岸废弃的锁室上。

据布朗·金洛克(Brown Kinloch)说,拉文纳镇曾经是肯塔基州东部开采的所有煤炭都经过的一个主要枢纽。

布朗·金洛克说:“过去,船从山上沿河将煤炭运到市场。到20世纪90年代,当铁路和高速公路提供了更快、更便宜的交通方式时,大多数船闸都被废弃了。

2015年,联邦能源监管委员会(Federal Energy Regulatory Commission)为距离拉文纳镇不远的12号船闸上的一个水电项目颁发了许可证。将水轮机安装在锁室中的能力极大地降低了项目成本,但AHA仍然需要一个合作伙伴来帮助抵消前期投资成本。

伯里亚学院位于肯塔基州伯里亚,不仅致力于环境和可持续发展,还致力于肯塔基州东部社区。

“这个项目在很多方面都很好,”伯里亚学院(Berea College)院长莱尔·鲁洛夫斯(Lyle Roelofs)说。“我们为肯塔基州所有县的学生提供服务,包括项目所在的斯蒂尔县和电力供应的杰克逊县。
事实上,我们在校园里使用的一半能源是在不烧一点煤的情况下创造的,这是所有这一切中最大的优势。”

改造前锁室

随着伯里亚学院的加入,AHA转向了一家全球水解决方案和技术公司,帮助设计由潜水水轮机驱动的水力发电解决方案。安装在新的水力发电厂或现有结构,如旧的磨坊地点和船闸室,潜水涡轮机适应性强,几乎可以在任何地点工作。小型水电初期投资成本低,水泵寿命长,投资回报短,具有较好的盈利能力。

“选择潜水式涡轮机的原因很简单,”Brown Kinloch说。“在水下作业,而且不碍事,不需要昂贵的上层建筑。”

由于锁室的尺寸较小,工程师建议采用改进的水轮机泵。据该项目的设计工程师吉莉安·戴维斯(Jillian Davis)说,锁室只有52英尺宽。

“这并没有给你太多的空间,但由于装置的直径,我们能够容纳多个(水力)
52英尺宽的涡轮泵BETVICTOR体育官网,”她说。最终,船闸安装了五台大型水轮机。

改进后的水轮机采用了专门用于水闸的定制模块化设计,采用了更窄更高的导流管,以弥补一些损失并提高涡轮机的效率。

在Lock 12项目开始建设之前,Roelofs和伯里亚学院管理团队的成员参观了工厂,参观了正在制造的水轮机。在洛克12水电站的整个建设过程中,大雨一直困扰着该项目,造成频繁延误。尽管施工延误,但项目团队知道,一旦投入使用,他们有一种水力发电解决方案,可以以潜水水力涡轮机的形式抵御这种洪水。

为了管理持续不断的洪水,工作人员在向水轮机的支撑结构浇筑混凝土时,使用了脱水泵将水挡在项目现BETVICTOR体育官网场。

经过两年的建设,2.64兆瓦的拉文纳水电项目于2021年6月上线。肯塔基河的大部分水流将通过水轮机,每个水轮机产生高达500千瓦的能量,流入并出售给杰克逊农村电力合作社。反过来,它将成为伯里亚学院的收入来源。它的用电量大约是大学校园用电量的一半。

“从长远来看,我们可能会为肯塔基州1200个普通家庭提供足够的电力,”鲁洛夫斯说。

在肯塔基河上至少有14座船闸结构,AHA现在有一个水力发电解决方案,可以很容易地复制到上游或下游的其他船闸结构,只需进行最少的重新设计。

鲁洛夫斯还计划在肯塔基河上游的至少四个水闸上安装水力发电厂,他说,像12号水闸这样的水力发电项目给这个自煤炭工业衰退以来经济低迷的地区带来了希望。

尽管路途遥远,拉文纳水力发电项目现在正在生产优质、清洁、廉价的电力,这些电力可以以折扣价卖给当地电力合作社,为成员省钱。

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