Selectarea generatorului cu turbină hidraulică: măsurarea înălțimii de cădere și a debitului

Pentru a determina dacă un râu este potrivit pentru generarea de energie electrică și ce dimensiune a generatorului hidroelectric este adecvată, primul pas este măsurarea a două date esențiale: înălțimea de cădere a apei și debitul. Aceste două valori determină capacitatea de generare a energiei electrice și reprezintă baza pentru selecția și ofertarea generatorului hidroelectric.

Măsurarea nu necesită ingineri specialiști; este suficient un telefon mobil și un gălețel.

Măsurarea înălțimii de cădere a apei

Înălțimea de cădere a apei se referă la diferența de înălțime verticală dintre punctul de intrare al apei și punctul de instalare al generatorului hidroelectric. Se măsoară în metri. Există două tipuri de înălțime de cădere: înălțimea de cădere brută și înălțimea de cădere netă.

Înălțimea brută se referă la căderea verticală dintre nivelurile apei amonte și aval, adică diferența teoretică totală de înălțime; în timp ce înălțimea netă se referă la căderea reală utilizabilă a turbinei hidraulice cu generator. Din cauza pierderilor prin frecare provocate de curgerea apei prin conducta de admisie (conducta sub presiune), înălțimea netă a apei este întotdeauna ușor mai mică decât înălțimea brută a apei. Aceasta constituie baza pentru calcularea puterii electrice efectiv generate.

Există în principal trei metode de măsurare frecvent utilizate:

Aplicație mobilă – Nivelmetru

Deschideți funcția de măsurare a altitudinii pe telefonul mobil (iPhone poate folosi aplicația încorporată „Busolă”; telefoanele Android pot descărca gratuit o aplicație de măsurare a înălțimii). Înregistrați altitudinea la punctul predeterminat de captare, apoi mergeți până la punctul predeterminat de instalare al turbinei hidraulice și înregistrați din nou. Diferența dintre cele două citiri reprezintă înălțimea coloanei de apă. Acest proces durează doar aproximativ două minute. Efectuarea mai multor măsurători și calcularea mediei acestora poate reduce erorile.

Barometru

Dacă conducta de apă a fost deja instalată, se poate monta un manometru la capătul acesteia. Închideți valva pentru a opri curgerea apei în conductă. Citirea obținută în acest moment corespunde presiunii relative. Relația de conversie este: 1 bar ≈ 10 metri coloană de apă, 1 MPa ≈ 100 metri coloană de apă. Când valva este deschisă și turbina hidraulică funcționează normal, valoarea afișată de manometru reprezintă înălțimea coloanei de apă nete.

Nivelmetru sau GPS

Dacă condițiile de pe teren o permit, utilizarea unui nivel pentru măsurarea diferenței de nivel al apei dintre amonte și aval este metoda cea mai precisă. Alternativ, se poate folosi, de asemenea, un dispozitiv GPS cu funcție de măsurare a înălțimii.

Măsurarea debitului

Debitul reprezintă volumul de apă care curge printr-o secțiune dată într-o unitate de timp, de obicei exprimat în metri cubi pe secundă (m³/s) sau litri pe secundă (L/s). Numai cunoscând debitul se poate alege mai bine generatorul de turbină hidraulică potrivit. În funcție de dimensiunea sursei de apă, există două metode practice de măsurare.

Metoda găleții: potrivită pentru fluxuri mici

Pentru fluxuri mici, aceasta este metoda cea mai simplă și cea mai precisă:

● Folosiți pietre sau scânduri de lemn pentru a dirija apa către o singură ieșire;

● Așezați sub ieșire o găleată cu capacitate cunoscută și utilizați cronometrul de pe telefonul mobil pentru a înregistra timpul necesar umplerii găleții;

● Debit = Capacitatea găleții / Timpul de umplere (s).

De exemplu, dacă un balon de 20 L se umple în 4 secunde, atunci debitul este de 20 / 4 = 5 L/s. Este important de menționat că trebuie efectuate mai multe măsurători și apoi calculate valorile medii pentru a obține un rezultat mai precis și mai fiabil.

Metoda secțiunii transversale: aplicabilă canalelor cu debit mare de apă

Când debitul este prea mare și nu este convenabil să se folosească un balon, se poate utiliza metoda secțiunii transversale pentru a măsura debitul apei (această situație este, de asemenea, foarte potrivită pentru utilizarea unui generator cu turbină hidraulică de dimensiuni mai mari):

● Măsurați aria secțiunii transversale: înmulțiți lățimea canalului cu adâncimea apei pentru a obține aria A (m²). Dacă forma canalului este neregulată și dificil de măsurat, acesta poate fi împărțit în mai multe părți, măsurate separat, iar apoi ariile obținute pot fi adunate.

● Măsurați viteza de curgere: Aruncați frunze sau alte obiecte plutitoare pe suprafața apei și înregistrați timpul necesar pentru ca acestea să parcurgă o anumită distanță (de exemplu, 10 m). Împărțiți distanța la timp pentru a obține viteza de curgere V (m/s).

● Formula de calcul a debitului este: Q = Aria secțiunii transversale A × Viteza de curgere V.

În mod similar, aici trebuie efectuate, de asemenea, mai multe măsurători și valorile obținute trebuie mediate.

După măsurarea înălțimii coloanei de apă și a debitului, vă putem prezenta datele, iar noi vom selecta cel mai potrivit generator cu turbină hidraulică pentru dumneavoastră.