The generbine concept
and its advantages

Generbine
Das Konzept der Generbine
und seine Vorteile

The advantages at a glance

a. cost-effective in mass production
This is achieved first by renunciation of mechanically variable blades. Second, by the fact that one single construction part forms at the same time the blade wheel of the turbine as well as the rotor of the generator.
b. hydropower plants from small to medium size
b. can be built in a modular way

This is supported by the hexagonal outside shape. – The advantages of modular systems are well known from photovoltaic.

c. very few water engineering needed
The generbine is designed in a way that permits it to be placed in a river without additional barrages, flood gates or other costly structures.
d. good adaptation to variable flow rates

This is guaranteed by a variable and automatically optimized turbine speed.


Hydraulical concept
Hydraulically, the generbine is designed as a propeller turbine with variable speed, according to the variable flow velocity. This guarantees a sufficient efficiency over a reasonable range of velocity, in spite of the non-variable blades.

Mechatronical concept including remote regulation
Electrically, the blade wheel forms a permanent magnetic rotor that induces an alternating current of variable frequency and variable voltage in the stator windings. The voltage is rectified within the generbine, whereas the final power conditioning is provided by external converters. Thus, all regulation is done by solid state electronics outside the turbine rather than by mechanically variable underwater parts.

State of development
The state of the development is such that a module of 1m wheel diameter has been roughly analyzed on a theoretical basis. Thereby, efforts have been made to achieve a good power-to-weight ratio as well as an optimal adaptation of the blade shape to the hydraulic and magnetic requirements. Next step will be the construction of a prototype and its further development in co-operation with the industrial partner sought.


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Die Vorteile auf einen Blick

a. kostengünstig in der Massenfertigung
Dies wird zum einen durch den Verzicht auf mechanisch verstellbare Schaufeln erreicht. Zum andern dadurch, dass ein einziges Konstruktionsteil zur gleichen Zeit das Laufrad der Turbine wie auch den Rotor des Generators bildet.
b. Wasserkraftwerke kleiner bis mittlere Größe
b. können modular aufgebaut werden

Durch die sechseckige Außenform wird dies begünstigt. – Die Vorteile modularer Anlagen sind aus der Fotovoltaik bestens bekannt.
c. sehr wenig wasserbaulicher Aufwand nötig
Die Generbine ist so konzipiert, dass sie ohne zusätzliche Staumauern, Stauwehre oder andere aufwändige Bauten in einem Fluss platziert werden kann.
d. gute Anpassung an variable Durchflussmengen

Dies wird durch variable und automatisch optimierte Turbinendrehzahl sichergestellt.


Hydraulisches Konzept
In hydraulischer Hinsicht ist die Generbine als Propellerturbine konzipiert, bei der die Drehzahl mit der Strömungsgeschwindigkeit variiert. Dies gewährleistet einen guten Wirkungsgrad über einen vernünftigen Fließgeschwindigkeitsbereich, obwohl die Schaufelblätter nicht verstellbar sind.

Mechatronisches Konzept inklusive externe Regulierung
In elektrischer Hinsicht bildet das Laufrad einen permanent-magnetischen Rotor, der in den Statorwicklungen einen Wechselstrom variabler Frequenz und variabler Spannung induziert. Die Spannung wird innerhalb der Generbine gleichgerichtet, während die Umwandlung in eine netzfrequente Wechselspannung mittels externer Wechselrichter durchgeführt wird. Auf diese Weise geschieht die ganze Regelung durch leistungselektronische Bauteile außerhalb der Turbine, also ohne bewegliche Unterwasserteile.

Stand der Entwicklung
Der Stand der Entwicklung ist so, dass ein Modul von 1m Laufrad-Durchmesser auf theoretischer Basis grob analysiert wurde. Dabei wurde ein gutes Leistungs-Gewichts-Verhältnis angestrebt sowie eine optimale Anpassung der Schaufelform an die hydraulischen und magnetischen Erfordernisse. Nächster Schritt ist die Konstruktion eines Prototyps und dessen weitere Optimierung in Zusammenarbeit mit dem gesuchten Industriepartner.

An investment in the generbine project
may in the longer term multiply the market potential
in the sector of small and medium hydropower.

Eine Investition in das Generbine-Projekt
kann im Bereich kleiner bis mittlerer Wasserkraftwerke
längerfristig das Marktpotenzial vervielfachen.