Vízturbinagenerátor-kiválasztás: a fej és a vízhozam mérése

Annak megállapításához, hogy egy folyó alkalmas-e energiatermelésre, és milyen méretű vízturbinagenerátor lenne megfelelő, először két kulcsfontosságú adatot kell megmérni: a vízszintkülönbséget (head) és a vízhozamot. Ezek a két adat határozzák meg az energiatermelési kapacitást, és alapját képezik a vízturbinagenerátor kiválasztásának és árazásának.

A méréshez nem szükséges szakmérnöki ismeret; elegendő egy mobiltelefon és egy vödör.

A vízszintkülönbség (head) mérése

A vízszintkülönbség (head) a vízturbinagenerátor bevezetési pontja és felszerelési helye közötti függőleges magasságkülönbséget jelenti. Mértékegysége a méter. Két típusa létezik: a bruttó vízszintkülönbség (gross head) és a nettó vízszintkülönbség (net head).

A bruttó fej a felső- és az alsó vízszint közötti függőleges magasságkülönbséget jelenti, azaz az elméleti teljes magasságkülönbséget; míg a nettó fej a vízturbinagenerátor ténylegesen hasznosítható magasságkülönbségét jelöli. Mivel a víz áramlása során súrlódási veszteség keletkezik a befolyócsőben (nyomócsőben), a nettó vízfej mindig kissé kisebb, mint a bruttó vízfej. Ez az alapja a tényleges villamosenergia-termelés számításának.

Főként három gyakran használt mérési módszer létezik:

Mobiltelefonos alkalmazás – Magasságmérő

Nyissa meg a mobiltelefonján az alapmérési funkciót (az iPhone esetében használhatja a beépített „Tájoló” alkalmazást; Android-telefonokhoz ingyenes magasságmérő alkalmazás tölthető le). Jegyezze fel a magasságot a meghatározott vízbevezetési ponton, majd sétáljon a vízturbina meghatározott telepítési pontjára, és ott is jegyezze fel újra. A két érték különbsége a vízoszlop-magasság. Ez a folyamat mindössze körülbelül két percet vesz igénybe. Több mérés elvégzése és az átlaguk képzése csökkentheti a hibákat.

Nyomásérzékelő

Ha a vízvezeték már telepítve van, nyomásmérőt lehet felszerelni a vezeték végén. Zárja el a szelepet, hogy a víz áramlása a vezetékben megálljon. Ekkor a műszer által mutatott érték a túlnyomás. Az átváltási összefüggés: 1 bar ≈ 10 méter vízoszlop-magasság, 1 MPa ≈ 100 méter vízoszlop-magasság. Amikor a szelep nyitva van, és a vízturbina normális üzemmódban működik, a nyomásmérőn megjelenő érték a tiszta vízoszlop-magasság.

Szintmérő vagy GPS

Ha a helyszíni körülmények engedik, akkor a vízszintkülönbség mérése a felső- és az alsó folyásban szintmérővel a legpontosabb módszer. Alternatív megoldásként egy magasságmérési funkcióval rendelkező GPS-eszköz is használható a méréshez.

Áramlásmérés

Az áramlás az egységnyi idő alatt átfolyó víz térfogatát jelenti, amelyet általában köbméter per másodperc (m³/s) vagy liter per másodperc (L/s) egységben mérnek. Csak az áramlási sebesség ismeretében lehet megfelelően kiválasztani a megfelelő vízturbinagenerátort. A vízforrás méretétől függően két gyakorlati mérési módszer áll rendelkezésre.

Vödör-módszer: Kis áramlási sebességű patakokhoz

Kis áramlási sebesség esetén ez a legegyszerűbb és legpontosabb módszer:

● Kövekkel vagy fadarabokkal irányítsuk a vizet egyetlen kifolyón keresztül;

● Helyezzünk egy ismert űrtartalmú vödröt a kifolyó alá, és egy mobiltelefon stopperfüggvényével mérjük meg a vödör megtöltéséhez szükséges időt;

● Áramlás = Vödör űrtartalma / MeGTöltési idő (s).

Például ha egy 20 literes vödör 4 másodperc alatt telik meg, akkor a térfogatáram 20 / 4 = 5 L/s. Fontos megjegyezni, hogy a pontosabb és megbízhatóbb eredmény eléréséhez több mérést kell végezni, majd azokat átlagolni.

Keresztmetszeti módszer: Nagyobb vízáramlású csatornákra alkalmazható

Amikor a térfogatáram túl nagy, és kényelmetlen vödröt használni, akkor a keresztmetszeti módszerrel lehet megmérni a víz térfogatáramát (és ez a helyzet egyben ideális is egy nagyobb vízturbinás generátor alkalmazására):

● A keresztmetszeti terület mérése: Szorozzuk meg a csatorna szélességét a vízmélységgel, hogy megkapjuk az A területet (m²). Ha a csatorna alakja szabálytalan, és nehézkes a mérése, akkor több részre lehet osztani, külön-külön megmérni, majd összeadni.

● A víz áramlási sebességének mérése: Dobjon leveleket vagy más úszó tárgyakat a vízfelszínre, és jegyezze fel, mennyi idő alatt sodródnak el egy meghatározott távolságot (például 10 métert). Ossza el a távolságot az idővel, hogy megkapja az áramlási sebességet V-t (m/s).

● A vízhozam kiszámításának képlete: Q = Keresztmetszeti terület A * Áramlási sebesség V.

Hasonlóképpen itt is több mérést kell végezni, és az eredményeket átlagolni.

A vízszintkülönbség és az áramlásmérés után bemutathatjuk Önnek az adatokat, és kiválasztjuk az Ön számára legmegfelelőbb vízturbinás generátort.