Vedenturbiinigeneraattorin valinta: Putoamiskorkeuden ja virtausnopeuden mittaaminen

Jotta voitaisiin määrittää, sopiiko joki sähköntuotantoon ja mikä vesiturbiinigeneraattorin koko on sopiva, on ensin mitattava kaksi keskeistä tietoa: vesipatsas ja virtausnopeus. Nämä kaksi arvoa määrittävät sähköntuotantokapasiteetin ja ne ovat perusta vesiturbiinigeneraattorin valinnalle ja tarjouksen laatimiselle.

Mittaus ei vaadi ammattimaisia insinöörejä; kaikki mitä tarvitaan, on matkapuhelin ja kori.

Vesipatsaan mittaaminen

Vesipatsas tarkoittaa vesiturbiinigeneraattorin tulopisteen ja asennuspaikan välistä pystysuuntaista korkeuseroa. Se mitataan metreinä. Vesipatsasta on kahdenlaista: bruttovesipatsas ja nettovesipatsas.

Bruttokorkeus viittaa vedenpinnan korkeuseroon yläjuoksulla ja alajuoksulla, eli teoreettiseen kokonaiskorkeuseroon; puhtaakorkeus taas viittaa vesiturbiinigeneraattorin todelliseen hyödynnettävissä olevaan korkeuseroon. Koska veden virtaessa ottoputken (paineputken) läpi syntyy kitkahäviöitä, puhtaakorkeus on aina hieman pienempi kuin bruttokorkeus. Tämä on perusta todellisen sähköntuotannon laskemiselle.

On olemassa kolme yleisesti käytettyä mittausmenetelmää:

Matkapuhelimen sovellus – korkeusmittari

Avaa korkeusmittausfunktio matkapuhelimeesi (iPhone-käyttäjät voivat käyttää sisäänrakennettua "Kompassi"-sovellusta; Android-puhelimissa voidaan ladata ilmainen korkeusmittari-sovellus). Merkitse korkeus ennaltamäärätyssä ottopisteessä, mene sitten kävellen ennaltamäärättyyn vesiturbiinin asennuspaikkaan ja merkitse korkeus uudelleen. Näiden kahden lukeman ero on vesipatsas. Tämä prosessi kestää vain noin kaksi minuuttia. Useiden mittauksien tekeminen ja niiden keskiarvon laskeminen vähentää virheitä.

Paine mittari

Jos vesiputki on jo asennettu, painemittari voidaan asentaa putken päähän. Sulje venttiili, jotta veden virtaus putkessa pysähtyy. Tällöin näytössä näkyvä arvo vastaa mittapaineetta. Muuntosuhde on: 1 bar ≈ 10 metriä vesipatsasta, 1 MPa ≈ 100 metriä vesipatsasta. Kun venttiili on auki ja vesiturbiini toimii normaalisti, painemittarin näyttämä arvo on puhtaasti mitattu vesipatsas.

Tasomittari tai GPS

Jos paikan olosuhteet sallivat sen, tarkoin vesitasomittarilla mitattu vedenpinnan korkeusero yläjuoksulla ja alajuoksulla on tarkin menetelmä. Vaihtoehtoisesti mittaukseen voidaan käyttää myös GPS-laitetta, jossa on korkeudenmittausfunktio.

Virtaaman mittaaminen

Virtaama tarkoittaa yksikköajassa virtaavan veden tilavuutta, joka yleensä mitataan kuutiometreinä sekunnissa (m³/s) tai litroina sekunnissa (L/s). Vain tietäen virtaaman voi valita sopivan vesiturbiinigeneraattorin. Riippuen vesilähteen koosta on kaksi käytännöllistä mittausmenetelmää.

Kulhon menetelmä: soveltuu pienille virtaamille

Pienille virtaamille tämä on yksinkertaisin ja tarkin menetelmä:

● Ohjaa vesi kiveillä tai puulaudoilla yhden ulostulon kautta;

● Aseta tunnetun tilavuuden kulho ulostulon alle ja käytä matkapuhelimen sekuntikelloa kulhon täyttyneisyyden mittaamiseen;

● Virtaama = Kulhon tilavuus / Täyttymisajan kesto (s).

Esimerkiksi jos 20 litran kori täyttyy neljässä sekunnissa, virtausnopeus on 20 / 4 = 5 l/s. On tärkeää huomioida, että tarkemman ja luotettavamman tuloksen saamiseksi mittauksia tulisi tehdä useita ja ottaa niistä keskiarvo.

Poikkileikkausmenetelmä: soveltuu suurempiin vesivirtauksiin

Kun virtausnopeus on liian suuri ja korella mittaminen on epäkäytännöllistä, voidaan käyttää poikkileikkausmenetelmää vesivirtauksen mittaamiseen (ja tämä tilanne soveltuu myös hyvin suuremman vesi­turbiini­generaattorin käyttöön):

● Mittaa poikkileikkausala: Kerro kanavan leveys veden syvyydellä saadaksesi alan A (m²). Jos kanavan muoto on epäsäännöllinen ja vaikea mitata, sen voi jakaa useaan osaan, mitata osat erikseen ja laskea ne yhteen.

● Mittaa virtausnopeus: Heitä lehtiä tai muita kelluvia esineitä veden pinnalle ja mittaa aika, joka kuluu niiden kulkeutumiseen tietyn matkan (esim. 10 m) verran. Jaa matka ajalla saadaksesi virtausnopeuden V (m/s).

● Virtaaman laskentakaava on: Q = Poikkipinta-ala A * Virtausnopeus V.

Samoin tässäkin tapauksessa tulisi tehdä useita mittauksia ja laskea niistä keskiarvo.

Vedenpinnankorkeuden ja virtauksen mittaamisen jälkeen voimme esitellä sinulle tiedot, ja valitsemme sinulle sopivimman vesiturbiinigeneraattorin.