Selectie van water turbinegenerator: meten van de hoogteverschil en debiet

Om te bepalen of een rivier geschikt is voor stroomopwekking en welke omvang van water turbinegenerator geschikt is, is de eerste stap het meten van twee belangrijke gegevens: het waterniveauverschil (water head) en de debietstroom (flow rate). Deze twee gegevens bepalen het vermogen voor stroomopwekking en vormen de basis voor de keuze en offerte van de water turbinegenerator.

De meting vereist geen professionele ingenieurs; er is slechts een mobiele telefoon en een emmer nodig.

Het meten van het waterniveauverschil (water head)

Het waterniveauverschil (water head) verwijst naar het verticale hoogteverschil tussen de inlaat en het installatiepunt van de water turbinegenerator. Het wordt uitgedrukt in meter. Er zijn twee soorten waterniveauverschil: bruto waterniveauverschil (gross head) en netto waterniveauverschil (net head).

Brutohoogte verwijst naar de verticale daling tussen de waterstanden stroomopwaarts en stroomafwaarts, oftewel het theoretische totale hoogteverschil; nettohoogte daarentegen verwijst naar de daadwerkelijk bruikbare daling voor de waterturbinegenerator. Vanwege het wrijvingsverlies dat optreedt bij het stromen van water door de inlaatpijp (drukpijp), is de netto-waterhoogte altijd iets kleiner dan de bruto-waterhoogte. Dit vormt de basis voor het berekenen van de daadwerkelijke elektriciteitsopwekking.

Er zijn voornamelijk drie veelgebruikte meetmethoden:

Mobiele-telefoonapp – Hoogtemeter

Open de hoogtemeetfunctie op uw mobiele telefoon (op een iPhone kunt u de ingebouwde app 'Kompas' gebruiken; op Android-telefoons kunt u een gratis hoogtemeterapp downloaden). Noteer de hoogte op het vooraf bepaalde inlaatpunt, loop vervolgens naar het vooraf bepaalde installatiepunt van de waterturbine en noteer de hoogte opnieuw. Het verschil tussen deze twee metingen is de waterhoogte. Dit proces duurt slechts ongeveer twee minuten. Door meerdere metingen uit te voeren en het gemiddelde te berekenen, kunt u meetfouten verminderen.

Drukmeting

Als de watervoorzieningsbuis al is geïnstalleerd, kunt u een manometer aan het uiteinde van de buis monteren. Sluit de afsluiter om de waterstroom in de buis te stoppen. De weergave op dat moment geeft de overdruk aan. De omrekenverhouding is: 1 bar ≈ 10 meter waterhoogte, 1 MPa ≈ 100 meter waterhoogte. Wanneer de afsluiter openstaat en de waterturbine normaal draait, geeft de manometer de effectieve waterhoogte aan.

Niveaumeter of GPS

Indien de omstandigheden ter plaatse dit toelaten, is het gebruik van een waterpasapparaat om het verschil in waterniveau tussen stroomopwaarts en stroomafwaarts te meten de meest nauwkeurige methode. Alternatief kan ook een GPS-apparaat met hoogtemeetfunctie voor de meting worden gebruikt.

Stromingsmeting

Stroming verwijst naar het volume water dat per tijdseenheid stroomt, meestal gemeten in kubieke meter per seconde (m³/s) of liter per seconde (L/s). Alleen door de stroomsnelheid te kennen, kan men beter kiezen voor de geschikte waterturbinegenerator. Afhankelijk van de grootte van de waterbron zijn er twee praktische meetmethoden.

Emmermethode: Geschikt voor kleine stromingen

Voor kleine stromingen is dit de eenvoudigste en meest nauwkeurige methode:

● Gebruik stenen of houten planken om het water naar één uitlaat te leiden;

● Plaats een emmer met bekende inhoud onder de uitlaat en gebruik een mobiele telefoon met stopwatchfunctie om de tijd te meten die nodig is om de emmer te vullen;

● Stroming = Emmerinhoud / Vultijd (s).

Bijvoorbeeld: als een emmer van 20 liter in 4 seconden gevuld kan worden, dan is de stroomsnelheid 20 / 4 = 5 L/s. Het is belangrijk op te merken dat meerdere metingen moeten worden uitgevoerd en het gemiddelde daarvan moet worden genomen om een nauwkeuriger en betrouwbaarder resultaat te verkrijgen.

Dwarsdoorsnede-methode: toepasbaar op grotere waterstromingskanalen

Wanneer de stroomsnelheid te hoog is en het onhandig is om een emmer te gebruiken, kan de dwarsdoorsnede-methode worden toegepast om de waterstroomsnelheid te meten (en deze situatie is ook zeer geschikt voor het gebruik van een grotere water-turbinegenerator.):

● Meet de dwarsdoorsnede-oppervlakte: vermenigvuldig de breedte van het kanaal met de waterdiepte om het oppervlak A (m²) te verkrijgen. Als de vorm van het kanaal onregelmatig is en moeilijk te meten, kan deze in meerdere delen worden verdeeld, afzonderlijk worden gemeten en vervolgens bij elkaar worden opgeteld.

● Meet de stroomsnelheid: Laat bladeren of andere drijvende voorwerpen op het wateroppervlak vallen en noteer de tijd die ze nodig hebben om een bepaalde afstand af te leggen (bijvoorbeeld 10 m). Deel de afstand door de tijd om de stroomsnelheid V (m/s) te verkrijgen.

● De formule voor het berekenen van de debietstroom is: Q = Dwarsdoorsnede A * Stroomsnelheid V.

Ook hier moeten meerdere metingen worden uitgevoerd en het gemiddelde ervan genomen.

Nadat we het waterniveau en de stroom hebben gemeten, kunnen we u de gegevens presenteren en kiezen we de meest geschikte waterturbinegenerator voor u.