Watter riviere is geskik vir die installasie van waterturbinies? Hoe om te kies?

Indien daar 'n permanente vloeiende stroom of rivier naby jou huis is, kan dit moontlik 'n potensiële huislike kragstasie wees. In vergelyking met son- en windenergie is die grootste voordeel van waterkrag sy stabiliteit: solank daar watervloei is, kan dit die hele dag lank elektrisiteit genereer, onbeïnvloed deur die duur van sonlig en weerstoestande. Een belegging kan jare lange terugvoering lewer.

Daar is egter nie elke rivier geskik vir die installasie van water turbines nie. Of 'n water turbine geïnstalleer kan word, watter grootte dit kan hê en watter tipe gekies moet word, hang uiteindelik af van twee basiese parameters.

Die twee faktore wat die kragopwekkingsvermoë bepaal

Ongeag die merk of model hang die kragopwekkingsvermoë van 'n water turbine basies net af van twee parameters:

Hoogteverskil: Die vertikale val vanaf die inlaatpunt tot by die installasiemodule van die water turbine, gemeet in meter (m). Hoe groter die val, hoe hoër die waterdruk.

Vloei: Die volume water wat per eenheid tyd deur beweeg, gemeet in kubieke meter per sekonde (m³/s) of liter per sekonde (L/s). 1 kubieke meter per sekonde = 1000 L/s.

Die uitsetvermoë kan met die volgende vereenvoudigde formule beraam word:

Vermoë (kW) ≈ 9,8 * Waterhoogte (m) * Vloei-tempo (m³/s) * Doeltreffendheid

Die doeltreffendheid word gewoonlik gestel by 0,6 tot 0,7, wat rekening gehou het met die verliese van die water turbine self en die wrywingsverliese van die waterslang.

Byvoorbeeld: met ’n waterhoogte van 20 m en ’n vloei-tempo van 0,05 kubieke meter per sekonde (50 L/s). Die beraamde uitsetvermoë is ongeveer 9,8 * 20 * 0,05 * 0,65 ≈ 6,4 kilowatt, wat voldoende is om die elektrisiteitseise van huishoudelike verligting, yskaste, televisies en waterspompe te bevredig.

Soos in die formule getoon, sal die uitsetvermoë skerp daal indien die waterhoogte of vloei-tempo te klein is. Dit is hoekom selfs as die waterspoed vinnig lyk, dit na berekening net ’n paar honderd watt vermoe kan genereer.

Drie Praktiese Gevalle

Vandag wil ons met u sommige werklike oplossings vir ons onlangse kliënte deel, om as ’n verwysing vir u te dien wanneer u ’n water turbine kies.

1. Oorvloedige waterskyn, maar noue pyplyn

’n Kliënt het ons benader om inligting oor ’n 5 kW-water turbine te vra. Hy het ons meegedeel dat die waterhoogte 30 m was. Ons het steeds werklike data soos vloeitempo nodig om ’n oplossing vir hom te verskaf. Na verdere navrae het ons geleer dat hy reeds die waterpyplyn gelê het, met ’n DN50-pyp met ’n binne-diameter van 50 mm, maar die gemeete vloeitempo was slegs 3 L/s.

Ons het die berekeningsformule gebruik: 9,8 * 30 * 0,003 * 0,65, en bereken dat die drywing ongeveer 500 W was, wat net een tiende van die 5 kW is wat hy benodig het.

Die beperkende faktor is nie die waterhoogte nie, maar die pypdeursnee. Hoe nouer die pyp, hoe vinniger is die waterspoed en hoe groter is die wrywingsverlies langs die lengte van die pyp, wat lei tot 'n laer druk wanneer die water die waterturbine bereik. Hierdie punt word dikwels oorgesien omdat die indrukwekkende waterhoogtedata die indruk skep dat die uitsetkrag reeds verseker is.

Ons het hom twee opsies vir keuse aangebied: Die eerste opsie was om 'n hoëdrukpyp met 'n groter deursnee te installeer en die wateronttrekkingspunt weer te evalueer om die vloei-tempo te verhoog, sodat die kliënt se vereiste kraguitset verseker kan word. Hierdie opsie sou egter die demontasie van die pype wat die kliënt reeds geïnstalleer het, vereis, en die konstruksiewerkbelading sou relatief groot wees. Die ander opsie was om 'n mikro-waterturbine met 'n drywing van 500 W tot 1 kW te kies, gebaseer op die bestaande terreinomstandighede en die reeds geïnstalleerde pype.

2. Medium waterhoogte, tipe waterturbine bepaal die finale uitkoms

'n Ander kliënt se navraag was om 'n waterturbine te gebruik om wonings en visdamme aan te dryf. Die teikenkrag was 10–15 kW, driefase, 50 Hz, en die werksplek se waterhoogte was 15 m.

Die kliënt het aanvanklik navraag gedoen oor die skuins waterturbine-eenheid. Toe ons egter die kliënt se installasievoorwaardes verstaan het, het ons 'n probleem gevind: by 'n waterhoogte van 15 m was die maksimum krag van die skuins-turbine-eenheid 5 kW, en 'n waterhoogte van ten minste 30 m was nodig vir 10 kW. Die kliënt se installasieterrein kon nie hierdie vereiste bevredig nie, dus moes 'n ander tipe waterturbine gekies word.

Die gemengde-stroom waterturbine was baie geskik vir die kliënt se werklike behoeftes. Die 10 kW-model was toepaslik vir 'n waterhoogtebereik van 10 tot 25 m, en die aanbevole suigpypdeursnee was 200 mm, wat byna perfek by sy terreinvoorwaardes gepas het.

Daarom kan die keuse van die waterturbin nie slegs gebaseer word op die genoemde drywing nie; dit moet eers die waterhoogteverspreiding wat met daardie genoemde drywing ooreenstem, kontroleer.

3. Die Waterhoogte is Naby Nul

Die derde kliënt het ’n klein rivier wat deur sy eiendom vloei beskryf. Die water het stadig gevloei en met ’n baie klein valhoogte. Hy het gevra of ’n waterturbin geïnstalleer kan word. Eerstens moet die werklike betekenis van „nul waterhoogte“ verduidelik word: Is daar werklik geen waterhoogte nie, of is daar ’n paar sentimeter hoogteverskil wat net nie waarneembaar is nie? Wanneer ’n mens langs die rivier van die stroomop- na die stroomafkant loop, merk ’n mens gewoonlik sekere hoogteverskille op.

Indien die metingsresultate toon dat die val minder as 0,5 m is en die vloei-tempo minder as 0,5 m/s is, aanvaar ons gewoonlik nie die installasie van ’n waterturbin nie, omdat die installasie van ’n turbine wat nie die verwagte uitset kan bereik nie, nie voordelig vir een van die partye is nie. In hierdie geval is daar twee uitvoerbare oplossings: ’n klein dammetjie kan gebou word om kunstig ’n klein val te skep, wat sekere waterhoogte-voorwaardes kan skep. ’n Ander opsie is om die plaaslike sonligvoorwaardes te ondersoek en oor te weeg om na ’n sonkragstelsel oor te skakel.

Die eerste stap om te bepaal of ’n rivier geskik is vir kragopwekking, is altyd om die waterhoogte en vloei-tempo te meet. Indien u ook naburige strome of riviere wil benut vir waterkragbeplanning, neem gerus kontak met ons om ’n aangepaste oplossing te kry.