本文介绍了Davidson-Hill Venturi Turbine，这是一项利用水流发电的创新技术，符合蓝色经济原则。由Aaron Davidson设计，该涡轮采用文丘里形状的罩，将效率提高了3.8倍，相比传统涡轮。它以20-30 RPM的低速运行，对水生生物安全且成本效益高，每千瓦时发电成本仅为1美分。该设计简化了大规模生产和组装，使中小型投资者也能参与。经过试验验证并获得澳大利亚政府资助，该涡轮可以从河流、海洋潮汐和水坝泄流中获取能量。它提供了可持续的海上风电场替代方案，投资成本更低、效率更高。这项技术在水资源丰富的地区（如不丹）有潜力将能源产量提高三倍，展示了如何通过优化现有资源推动发展，而无需额外材料消耗。
This article introduces the Davidson-Hill Venturi Turbine, an innovative solution for generating electricity using water flow, aligning with the Blue Economy principles. Designed by Aaron Davidson, the turbine incorporates a venturi-shaped shroud that increases efficiency by 3.8 times compared to traditional turbines. Operating at low speeds of 20-30 RPM, it is safe for aquatic life and cost-effective, producing electricity at one cent per kWh. The design simplifies mass production and assembly, making it accessible for small to mid-size investors. Proven in trials and supported by Australian government grants, the turbine can harness energy from rivers, ocean currents, and hydro outflows. It offers a sustainable alternative to offshore wind farms, with lower investment costs and higher efficiency. The technology has the potential to triple energy output in water-rich regions like Bhutan, demonstrating how optimizing existing resources can drive development without additional material consumption.
<aside> 💡
2010年全球涡轮机市场规模超1000亿美元。
在风电涡轮机需求强劲增长的推动下，全球涡轮机年需求预计增长6%。然而市场遭遇数十年来最大跌幅：西班牙公用事业公司燃气与蒸汽涡轮机需求骤降44%（影响300亿欧元市场），意大利龙头ENEL下降27%，德国E.on集团下降17%（影响60亿欧元市场）。国际能源署预计2006至2030年间全球能源消费（及涡轮机需求）将增长44%，非经合组织国家年均增长稳定在2%。由于欧洲需在2020年前新增275吉瓦装机容量（部分源于现有电厂老化），全球需求必将回升。
涡轮机主要分为冲动式和反作用式两类：反作用式涡轮机通过压力变化工作，冲动式则使空气或液体动能降低。全球主要涡轮机供应商包括通用电气(General Electric)、西门子(Siemens)、阿尔斯通(Alstom)和ABB。通用电气在南卡罗来纳州格林维尔运营全球最大燃气涡轮机制造厂。丹麦维斯塔斯(Vestas A/S)是全球最大风电涡轮机制造商，但华锐(Sinovel)、金风(Goldwind)和东方电气(Dongfang)三家中国企业正全方位快速逼近。
</aside>
<aside> 💡
涡轮机市场通过多项创新提升效率。
热电联产（又称联合发电）是过去十年取得的重要成果之一。欧洲目前11%的电力来自热电联产，丹麦、荷兰和芬兰处于领先地位。美国电力公司Con Edison利用纽约曼哈顿地区7座电厂的余热，为10万栋建筑提供蒸汽。叶片设计也取得重大突破，部分摒弃了光滑流线型设计。受鲸鱼启发的结节叶片(Tubercle Blades)技术，在降低噪音的同时将效率提升20%。但多数涡轮机仍以蒸汽和燃气为工质，而实际水能效率更高——确切地说，水的密度是空气的823倍。
发明家亚伦·戴维森(Aaron Davidson)长期研究流体动力学和射频辐射，自1994年起专注文丘里涡轮机研发。他研究发现：文丘里式罩壳迫使水流通过收缩入口，经过喉部后在涡轮后方形成低压涡流，从而增强涡轮推力。通过反复试验，亚伦证实带罩壳涡轮机的效率可达无罩壳版本的3.8倍。2003年，他创造了水力涡轮机最高效率世界纪录（保持至今），超越了诺斯罗普·格鲁曼航空航天工程师1978年创下的纪录。基于这一突破，亚伦与克雷格·希尔(Craig Hill)于1999年创立澳大利亚潮汐能源公司(Tidal Energy Pty Ltd)，组建涵盖土木、结构、机械、海洋和环境工程的团队。
该技术通过文丘里导管（或罩壳）将水流导向涡轮喉部，实现更高效率和多重输出。涡轮转速维持在20-30转/分钟，确保水生生物安全。设备设计简洁，易于批量生产、组装和平板运输。昆士兰州政府获得当地可持续能源创新基金支持，澳大利亚联邦政府也拨款推动该技术商业化。2005年亚伦和克雷格完成测试，确认技术已具备商业化条件。虽然澳大利亚政府未评估全国应用潜力，但英国研究表明这项创新可为不列颠群岛电网提供高达59吉瓦的电力。
</aside>
<aside> 💡
试验成功实现了低至每千瓦时1美分的并网发电成本，每兆瓦发电能力的投资成本为100万美元。潮汐能源公司(Tidal Energy)提供的新型导流罩涡轮机，单台发电量相当于三台自由流涡轮机。采用高级挤压材料和简化设计进一步降低了资本支出。得益于导管内更高的流速，该系统成功克服了水生生物附着这一水基系统的典型问题。
当总部位于佛罗里达的拉丁能源投资集团(Latin Energy)获悉该涡轮机可大规模生产、扁平化包装并通过集装箱运往全球各地进行最终组装安装时，立即签署了1800万澳元的采购订单。
</aside>
<aside> 💡
导流罩涡轮机可部署于河道、海湾入口、岛屿与大陆间海域以及洋流区域。该系统不仅能单向运行，还可加装切换装置以适应潮汐流向变化。
该设备也可安装在水电站大坝下游出水口，利用原本浪费的水流能量——这实现了水流的"热电联产"，未来将充分开发重力势能。最直接的应用是将导流罩涡轮机置于快速洋流中，这种更接近喷气发动机原理的涡轮机群可视为"水下风电场"。
15公里/小时的水流速度相当于380公里/小时的风速。这项创新使海上风电场建设显得成本高昂且缺乏竞争力。相比至少需1亿美元高杠杆投资的海上风电项目，戴维森-希尔文丘里涡轮技术将单台设备成本控制在百万美元级别，投资门槛降低百倍，为更多创业者提供了高效能源供给的新机遇。
该技术最具吸引力的特点在于其空间适应能力：既能实现岛屿能源自给，也可为高山冰川溪流旁的社区供电。日本等多雨国家可高效利用山地径流，减少核电依赖；不丹等已投资常规水轮机的国家，待现有设备折旧后更换为导流罩设计，即使在水流因气候变化减少的情况下，仍可使发电量提升三倍。鉴于电力是该国主要出口商品，这正符合蓝色经济"就地取材"的基本原则，无需额外资源消耗即可促进发展。
</aside>