Су турбиналарын орнатуға қандай өзендер жарамды? Қалай таңдау керек?

Егер үйіңізге жақын орналасқан тұрақты ағатын өзен немесе су ағысы бар болса, ол ықтимал үйдегі электр станциясы ретінде пайдаланылуы мүмкін. Күн энергиясы мен жел энергиясымен салыстырғанда, су энергиясының ең үлкен артықшылығы — оның тұрақтылығы: судың ағысы болғанша, ол күніне бойынша электр энергиясын өндіреді, күннің жарықтығының ұзақтығы мен ауа-райы жағдайларынан тәуелсіз. Бір рет инвестиция салынса, жылдар бойы пайда әкеледі.

Бірақ әрбір өзен су турбинасын орнатуға сай емес. Су турбинасын орнатуға болатынын, оның өлшемін және қандай түрін таңдау керектігін соңында екі негізгі параметр анықтайды.

Қуат өндіру қабілетін анықтайтын екі фактор

Бренді немесе модельді ескермей, су турбинасының қуат өндіру қабілеті негізінен тек екі параметрге тәуелді:

Бас: Су турбинасының су алу нүктесінен орнатылатын нүктеге дейінгі вертикаль төмендеу, метрмен (м) өлшенеді. Төмендеу неғұрлым үлкен болса, су қысымы соғұрлым жоғары болады.

Ағыс: Бірлік уақыт ішінде өтетін су көлемі, куб метр секундына (м³/с) немесе литр секундына (Л/с) өлшенеді. 1 куб метр секундына = 1000 Л/с.

Шығыс қуатын төмендегі ықшамдалған формула бойынша бағалауға болады:

Қуат (кВт) ≈ 9,8 * Су басы (м) * Ағыс жылдамдығы (м³/с) * Пайдалы әсер коэффициенті

Пайдалы әсер коэффициенті әдетте 0,6–0,7 аралығында қабылданады; бұл мән қондырғының өзіндегі және су құбырындағы үйкеліс шығындарын ескереді. сү турбинасы өзінің және су құбырының үйкеліс шығындарын.

Мысалы: су басы 20 м және ағыс жылдамдығы 0,05 куб метр секундына (50 Л/с) болса, бағаланған шығыс қуаты шамамен 9,8 * 20 * 0,05 * 0,65 ≈ 6,4 киловатт құрайды; бұл үйде жарықтандыру, тоңазытқыштар, теледидарлар мен су сорғылары үшін қажетті электр энергиясын қамтамасыз етуге жетеді.

Формуладан көрініп тұрғандай, су басы немесе ағыс жылдамдығы өте аз болса, шығыс қуаты тез төмендейді. Сондықтан су ағысы жылдам болса да, есептеу нәтижесінде бірнеше жүздеген ватт қуат ғана алуға болады.

Үш нақты мысал

Бүгін біз сіздерге су турбинасын таңдаған кезде сізге бағыт беру үшін соңғы клиенттеріміз үшін қолданылған нақты шешімдерді ұсынғымыз келеді.

1. Су қоры мол, бірақ су құбыры тар

Бір клиент 5 кВт су турбинасы туралы ақпарат алу үшін бізге кері байланыс орнатты. Ол су басының 30 м екенін хабарлады. Біз оған шешім ұсыну үшін әлі де нақты деректерді — мысалы, су ағысын — қажет етеміз. Кейінгі сұрау нәтижесінде ол су құбырын қойғаны, DN50 диаметріндегі (ішкі диаметрі 50 мм) құбыр пайдаланғаны, бірақ өлшенген су ағысы 3 л/с құрайтыны анықталды.

Біз есептеу формуласын қолдандық: 9,8 * 30 * 0,003 * 0,65, және қуаты шамамен 500 Вт екенін есептедік, бұл оның қажет еткен 5 кВт-тың оннан бірі ғана.

Шектеуші фактор — су басы емес, трубаның диаметрі. Труба неғұрлым тар болса, су ағысының жылдамдығы соғұрлым жоғары болады, ал трубаның ұзындығы бойынша үйкеліс шығыны да соғұрлым көп болады, сондықтан су су турбинасына жеткенде қысым төмендейді. Бұл нүкте оңай ұмытылады, себебі әсерлі су басы деректері шығыс қуатының қамтамасыз етілгенін көрсетеді.

Біз оған екі нұсқа ұсындық: Бірінші нұсқа — қысымдық трубопроводтың диаметрін үлкейтіп орнату және ағыс жылдамдығын арттыру үшін су алу нүктесін қайта бағалау, сондықтан тұтынушының қажет ететін қуат шығысын қамтамасыз ету. Алайда, бұл нұсқа тұтынушының қазірдегі трубопроводтарын ажыратуды талап етеді, сондықтан құрылыс жұмыстарының көлемі салыстырмалы түрде үлкен болады. Екінші нұсқа — барлық жағдайлар мен қазірдегі трубопроводтарға сәйкес 500 Вт пен 1 кВт арасындағы қуаты бар микросу турбинасын таңдау.

2. Орташа су басы, су турбинасының түрі нәтижеге әсер етеді

Басқа клиенттің сұрағы — тұрғын үйлер мен балық шаруашылығы көлдерін қоректендіру үшін су турбинасын пайдалану болды. Талап етілетін қуат — 10–15 кВт, үш фазалы, 50 Гц, ал орындағы су басы — 15 м.

Клиент алғашқыда көлбеу су турбинасының қондырғысы туралы сұрады. Алайда біз клиенттің орнату жағдайларын түсінгеннен кейін мынадай мәселені анықтадық: су басы 15 м болғанда көлбеу турбина қондырғысының максималды қуаты 5 кВт құрайды, ал 10 кВт қуат алу үшін кемінде 30 м су басы қажет. Клиенттің орнату орны осы талаптарға сай келмеді, сондықтан басқа түрдегі су турбинасын таңдау қажет болды.

The аралас ағыс су турбинасы клиенттің нақты қажеттіліктеріне өте сай келді. 10 кВт моделі 10–25 м су басы ауқымына арналған, ұсынылатын сорғыш құбырының диаметрі — 200 мм, бұл оның нақты жердегі жағдайларына шамамен идеалды тәуелді болды.

Сондықтан, су турбинасын таңдау тек номиналды қуаты бойынша ғана емес, алдымен осы номиналды қуатқа сәйкес келетін су бағанының ауқымын тексеру керек.

3. Су бағаны нөлге жақын

Үшінші тұтынушы өз жері арқылы ағатын шағын өзеннің сипаттамасын берді. Су баяу ағып, өте аз төмендеумен ағады. Ол су турбинасын орнатуға болатынын сұрады. Алдымен «нөлдік су бағаны» дегенің нағыз мағынасын анықтау керек: шынымен су бағаны жоқ па, әлде бірнеше сантиметрлік биіктік айырымы бар, бірақ ол байқалмайтындай ғана болса? Өзеннің жоғарғы ағысынан төменгі ағысына дейін жүріп өткенде, адамдар әдетте біраз биіктік айырымын байқайды.

Өлшеу нәтижелері төмендеу 0,5 м-ден аз және ағыс жылдамдығы 0,5 м/с-тен аз болса, әдетте су турбинасын орнатуды ұсынбаймыз, себебі күтілетін шығысқа жетпейтін турбина орнату ешқандай пайда әкелмейді. Бұл жағдайда екі іске асырылуға болатын шешім бар: су төмендеуін жасанды түрде туғызу үшін кішкентай су бөгеті салуға болады, бұл белгілі бір су бағаны жағдайларын қамтамасыз етеді. Екінші нұсқа — жергілікті күн сәулесі жағдайларын зерттеп, күн энергиясы жүйесіне ауысуға болады.

Өзеннің электр энергиясын өндіруге жарамдылығын анықтаудың бірінші қадамы әрқашан су бағаны мен ағыс жылдамдығын өлшеу болып табылады. Егер сіз жақын ағыстарды немесе өзендерді гидроэлектр энергиясын жоспарлау үшін пайдаланғыңыз келсе, тапсырысқа сай шешім алу үшін бізге байланысқаныңыз дұрыс.