Hidroelektrarne prihodnosti bodo morale podpirati prožnost elektroenergetskega sistema, hkrati pa varovati vodne ekosisteme in ohranjati dolgo življenjsko dobo opreme. To so tudi glavni izzivi evropskega projekta TIES, v katerem raziskovalci Laboratorija za vodne in turbinske stroje na Fakulteti za strojništvo vodijo razvoj skupnih kazalnikov za vrednotenje hidroelektrarn ter z naprednimi numeričnimi simulacijami modelirajo kavitacijsko erozijo na turbinah.
Hidroelektrarne imajo pomembno vlogo pri stabilnosti elektroenergetskega sistema, saj lahko hitro prilagajajo proizvodnjo električne energije. Zaradi staranja opreme, podnebnih sprememb in vse večjih zahtev po varovanju okolja pa morajo vse pogosteje delovati zunaj običajnih delovnih režimov. Takšno obratovanje lahko poveča mehanske obremenitve, obrabo in nevarnost poškodb turbin.
V evropskem projektu TIES – Transforming Hydropower: Integrating Flexibility, Ecosystem Health, and Societal Needs – raziskovalci razvijajo celovit pristop, ki povezuje tehnično učinkovitost, stanje opreme, upravljanje voda, zdravje ekosistemov in družbene vplive.
Raziskovalci Fakultete za strojništvo vodijo delovni sklop za določitev skupnih parametrov in ključnih kazalnikov uspešnosti. Ti bodo omogočali primerjavo različnih načinov obratovanja ter vrednotenje kompromisov med proizvodnjo energije, zanesljivostjo naprav, okoljskimi vplivi in potrebami lokalnih skupnosti. Kazalniki bodo vključeni tudi v digitalna orodja za podporo pri odločanju in optimizaciji delovanja hidroelektrarn.
Pomemben del prispevka FS je povezan z računalniško dinamiko tekočin oziroma CFD simulacijami in modeliranjem kavitacijske erozije. Raziskovalci bodo preučevali nastanek in porušitev kavitacijskih oblakov, širjenje tlačnih udarov ter območja, na katerih lahko pride do poškodb materiala. Rezultati bodo uporabljeni pri ocenjevanju obstoječe turbine hidroelektrarne Raiva na Portugalskem, razviti pa bodo tudi naprednejši modeli, primerni za uporabo v procesu načrtovanja vodnih turbin.
»Z naprednimi numeričnimi modeli želimo bolje napovedati poškodbe turbin zaradi kavitacije ter pri načrtovanju obratovanja hidroelektrarne povezati učinkovitost, življenjsko dobo opreme in vplive na okolje ter družbo.« – doc. dr. Lovrenc Novak, vodja projekta TIES iz Laboratorija za vodne in turbinske stroje (LVTS), Fakultete za strojništvo Univerze v Ljubljani.
TIES je raziskovalno-inovacijski projekt programa Obzorje Evropa, ki poteka od junija 2026 do maja 2030. Koordinator je Tehniška univerza na Dunaju, konzorcij pa povezuje 12 univerz, raziskovalnih organizacij in podjetij iz osmih evropskih držav. Med partnerji so EPFL, Politehniška univerza Katalonije, univerzi v Padovi in Torinu ter podjetja EDF, GE Hydro France in EDP.