Якія рэкі падыходзяць для ўстаноўкі вадзяных турбін? Як выбраць?

Калі поблізу вашага дома ёсць пастаянная цякаючая рэчка ці рака, яна, верагодна, можа стаць магчымай дамашняй электрастанцыяй. У параўнанні з сонечнай і ветравой энергіяй, найвялікшы перавагай гідраэнергіі з’яўляецца яе стабільнасць: калі ёсць цякаючая вада, яна можа вырабляць электрычную энергію цэлы дзень, не залежачы ад працягласці сонечнага святла і надвор’я. Адзін раз укладзены капітал дае прыбытак на працягу шмат гадоў.

Аднак не кожная рака падыходзіць для ўстаноўкі вадзяных турбін. Ці магчыма ўсталяваць вадзяную турбіну, якога памеру яна можа быць і які тып трэба выбраць — у канчатковым выніку залежыць ад двух асноўных параметраў.

Два фактары, якія вызначаюць магутнасць вырабу энергіі

Незалежна ад брэнда ці мадэлі, магутнасць вырабу энергіі вадзяной турбіны ў асноўным залежыць толькі ад двух параметраў:

Вышыня напору: вертыкальны зрух ад пункта ўводу да пункта ўстаноўкі вадзяной турбіны, вымераны ў метрах (м). Чым большы зрух, тым вышэй ціск вады.

Płyn: Ab'jum vody, jaki prachodzi праз adzin jedzinki času, vyražany ў kubichnych mietrach na sekundu (m³/s) abo litrach na sekundu (L/s). 1 kubichny mietr na sekundu = 1000 L/s.

Moc na vyходzie možna aprykladna razlikavać z wykarystanniem nasledujuchy sproščanaj farnuly:

Moc (kW) ≈ 9,8 * Vyšyna padu vody (m) * Płyn (m³/s) * Efiyektywnasc'

Efiyektywnasc' zvyčajna ŭstanawliwajecca na 0,6–0,7, što ŭlіčvaje straty водная турбіна samoy turbyn i straty na tarcyennie ŭ vodapyrvodnykh rurach.

Napraklad: pry vyšyni padu vody 20 m i plynie 0,05 kubichnaha metra na sekundu (50 L/s) aprykladnaja moc na vyходzie skladaje pryblizna 9,8 * 20 * 0,05 * 0,65 ≈ 6,4 kilavata, čaho dastatkovana dla zadavalennia elektryčnaj pataby ŭ pryhadačnymi svietlavymi prybarami, chaladzilnikami, tviyeryzarami i vodapumpami.

Jak pakazana ŭ farnule, kali vyšyna padu vody ci plyn zanizki, moc na vyходzie ryska znižajecca. Tamu, niaśmatria na to, što škaraść' vody moža zdaćca vialikaj, pa vylikach jana moža stvaryć liška niekalka sot vaŭt.

Try praktyčnyja prykłady

Сёння мы хацелі б падзяліцца з вамі некаторымі рэальными рашэннямі для нашых апошніх кліентаў, каб яны маглі служыць вам у якасці крыніцы інфармацыі пры выбары гідравікрульні.

1. Шмат вады, але вузкі водаправод

Кліент звярнуўся да нас з пытаннем пра гідравікрульню магутнасцю 5 кВт. Ён паведаміў, што напор вады складае 30 м. Аднак нам усё яшчэ патрабуюцца рэальныя дадзеныя, такія як расход вады, каб прапанаваць яму рашэнне. Пасля дадатковага ўточнення выявілася, што ён ужо ўсталяваў водаправодную трубу дыяметрам DN50 з унутраным дыяметрам 50 мм, але вымераны расход склаў толькі 3 л/с.

Мы выкарысталі формулу разліку: 9,8 * 30 * 0,003 * 0,65 і атрымалі магутнасць прыкладна 500 Вт, што ўсяго толькі адна дзесятая ад патрэбных яму 5 кВт.

Абмежаўваючым фактарам з’яўляецца не вышыня воднага слупа, а дыяметр труба. Чым меншы дыяметр труба, тым большая хуткасць патоку вады і тым большыя страты на траціну па даўжыні труба, што прыводзіць да паніжэння ціску ў момант дасягнення вадзяной турбіны. Гэты момант лёгка прапусціць, бо ўражлівыя даныя пра вышыню воднага слупа ствараюць уражанне, што магутнасць выхаду ўжо гарантавана.

Мы прапанавалі яму два варыянты для выбару: Першы варыянт — усталяваць напорную трубу большага дыяметра і паўторна ацаніць пункт узяцця вады, каб павялічыць расход вады і забяспечыць неабходную магутнасць выхаду. Аднак гэты варыянт патрабаваў бы разборкі трубаў, якія кліент ужо ўсталяваў, і аб’ём будаўнічых работ быў бы адносна вялікі. Іншы варыянт — выбраць мікра-вадзяную турбіну магутнасцю ад 500 Вт да 1 кВт у адпаведнасці з існуючымі ўмовамі ўстановкі і ўжо ўсталяванымі трубамі.

2. Сярэдні напор вады, тып гідравічнай турбіны вызначае канчатковы вынік

Іншы кліент запытваў пра выкарыстанне гідравічнай турбіны для забеспячэння электраэнэргіяй жылых памяшканняў і рыбных ставоў. Патрабаваная магутнасць складала 10–15 кВт, трохфазная, 50 Гц, а напор вады на месцы ўсталёўкі — 15 м.

Спачатку кліент звярнуўся з пытаннем пра нахіленую гідравічную турбіну. Аднак, калі мы ўзялі да ўвагі ўмовы ўсталёўкі кліента, мы выявілі праблему: пры напоры вады 15 м максімальная магутнасць нахіленай турбіны складае ўсяго 5 кВт, а для дасягнення 10 кВт неабходны напор не менш за 30 м. Умовы ўсталёўкі кліента не адпавядалі гэтаму патрабаванню, таму прыйшлося выбраць іншы тып гідравічнай турбіны.

Трубы турбіна змяшанага цячэння вельмі добра адпавядала рэальным патрэбам кліента. Мадэль на 10 кВт прызначана для напору вады ў дыяпазоне ад 10 да 25 м, а рэкамендаваны дыяметр усмоктвальнай трубы — 200 мм, што амаль ідэальна адпавядала ўмовам на месцы ўсталёўкі.

Таму выбар водзяной турбіны нельга ажыцяўляць толькі на падставе намінальнай магутнасці; спачатку трэба праверыць дыяпазон напору вады, які адпавядае гэтай намінальнай магутнасці.

3. Напор вады блізкі да нуля

Трэці кліент апісаў невялікую раку, якая працякае праз яго ўласнасць. Вада цякла павольна і з вельмі малым перападам вышынь. Ён запытаў, ці можна ўсталяваць водзяную турбіну. Спачатку неабходна ўдакладніць сапраўднае значэнне «нулявога напору вады»: ці сапраўды няма напору вады, ці ёсць некалькі сантыметраў розніцы ў вышыні, якую проста не заўважаюць? Калі ісці ўздоўж ракі ад верхняга цячэння да ніжняга, звычайна заўважаюцца пэўныя перапады вышынь.

Калі вынікі вымярэнняў паказваюць, што перапад менш за 0,5 м, а хуткасць патоку менш за 0,5 м/с, мы звычайна не рэкамендуем устаноўку гідравікавай турбіны, бо ўстаноўка турбіны, якая не можа забяспечыць чаканую магутнасць, не з’яўляецца выгаднай ні для адной з бакоў. У гэтым выпадку існуе дзве магчымыя рашэнні: можна пабудаваць невялікую шлюзавую прасцяжку, каб штучна стварыць невялікі перапад і стварыць пэўныя ўмовы воднага напору. Іншы варыянт — вывучыць мясцовыя ўмовы асвятлення сонцам і разгледзець магчымасць пераходу на сонечную сістэму.

Першы крок у вызначэнні таго, ці падыходзіць рака для вырабу энергіі, заўсёды заключаецца ў вымярэнні воднага напору і хуткасці патоку. Калі вы таксама хочаце выкарыстоўваць блізкія руч’і або ракі для планавання гідраэнергетыкі, калі ласка, звяжыцеся з намі, каб атрымаць індывідуальнае рашэнне.