Výber generátora s vodnou turbínou: meranie spády a prietoku vody

Na určenie toho, či je rieka vhodná na výrobu elektrickej energie, a aký typ vodnej turbíny je vhodný, je potrebné najprv zmerať dva kľúčové údaje: výšku spádu a prietok. Tieto dva údaje určujú výrobný výkon a sú základom pre výber a cenovú ponuku vodnej turbíny.

Meranie nepotrebuje odborných inžinierov; stačí mobilný telefón a vedro.

Meranie výšky spádu

Výška spádu označuje vertikálny výškový rozdiel medzi vstupom a miestom inštalácie vodnej turbíny. Meria sa v metroch. Existujú dva typy výšky spádu: hrubá výška spádu a čistá výška spádu.

Hrubá výška sa vzťahuje na vertikálny spád medzi hladinou vody v hornom a dolnom toku, čo je teoretický celkový výškový rozdiel; zatiaľ čo čistá výška sa vzťahuje na skutočne využiteľný spád vodnej turbíny a generátora. V dôsledku straty trenia spôsobenej prechodom vody cez prívodnú rúru (tlakovú rúru) je čistá výška vody vždy mierne nižšia ako hrubá výška vody. Toto je základ pre výpočet skutočnej výroby elektrickej energie.

Existujú predovšetkým tri bežne používané metódy merania:

Mobilná aplikácia – Výškomer

Otvorte funkciu merania nadmorskej výšky na svojom mobile (na iPhone je možné použiť zabudovanú aplikáciu „Kompass“; na zariadeniach s Androidom si môžete stiahnuť bezplatnú aplikáciu na meranie výšky). Zaznamenajte nadmorskú výšku v predvolenom mieste odboru vody, potom prejdite do predvoleného miesta inštalácie hydroturbíny a zaznamenajte výšku znovu. Rozdiel medzi týmito dvoma hodnotami predstavuje výšku vodného spádu. Tento postup trvá približne dve minúty. Vzatie viacerých meraní a ich následné priemerovanie môže znížiť chyby.

Tlakový meradlo

Ak je už vodovodná rúrka nainštalovaná, manometrický tlakomer sa môže namontovať na konci rúrky. Uzavrite uzáver, aby sa voda v rúrke zastavila. Hodnota zobrazená v tomto okamihu zodpovedá manometrickému tlaku. Prepočtový vzťah je nasledovný: 1 bar ≈ 10 metrov vodného spádu, 1 MPa ≈ 100 metrov vodného spádu. Keď je uzáver otvorený a hydroturbína beží normálne, hodnota zobrazená tlakomerom predstavuje čistý vodný spád.

Nivelačný prístroj alebo GPS

Ak to lokálne podmienky umožňujú, najpresnejšou metódou je meranie rozdielu hladín vody v hornom a dolnom toku pomocou nivelačného prístroja. Alternatívne je možné na meranie použiť aj GPS zariadenie s funkciou merania nadmorskej výšky.

Meranie prietoku

Prietok označuje objem vody, ktorý preteká určitým prierezom za jednotku času, zvyčajne sa udáva v metroch kubických za sekundu (m³/s) alebo v litroch za sekundu (L/s). Len po zistení hodnoty prietoku je možné správne vybrať vhodný vodný turbogenerátor. V závislosti od veľkosti vodného zdroja existujú dve praktické metódy merania.

Metóda vedra: vhodná pre malé prietoky

Pre malé prietoky ide o najjednoduchšiu a najpresnejšiu metódu:

● Použite kameň alebo drevené dosky na presmerovanie vody do jediného výtokového otvoru;

● Umiestnite pod výtokový otvor vedro známej kapacity a stopkou na mobilnom telefóne zaznamenajte čas potrebný na jeho naplnenie;

● Prietok = Kapacita vedra / Čas naplnenia (s).

Napríklad ak sa 20-litrový kôš naplní za 4 sekundy, potom je prietoková rýchlosť 20 / 4 = 5 L/s. Je dôležité poznamenať, že na získanie presnejšieho a spoľahlivejšieho výsledku by sa mali vykonať viaceré merania a ich priemerná hodnota.

Metóda prierezu: Použiteľná pre väčšie vodné tokové kanály

Ak je prietoková rýchlosť príliš vysoká a použitie kôša je nepraktické, môže sa na meranie prietoku vody použiť metóda prierezu (a táto situácia je tiež veľmi vhodná na použitie väčšieho vodného turbogenerátora):

● Zmerajte plochu prierezu: Vynásobte šírku kanála hĺbkou vody, čím získate plochu A (m²). Ak má kanál nepravidelný tvar a jeho meranie je ťažké, môže sa rozdeliť na niekoľko častí, ktoré sa zmerajú samostatne a následne sa sčítajú.

● Zmerajte rýchlosť prúdenia: Vhodte do povrchu vody listy alebo iné plávajúce predmety a zaznamenajte čas, ktorý im trvá preplávať určitú vzdialenosť (napríklad 10 m). Vydelením vzdialenosti časom získate rýchlosť prúdenia V (m/s).

● Vzorec na výpočet prietoku je: Q = plocha prierezu A × rýchlosť prúdenia V.

Rovnako by sa tu mali vykonať aj viaceré merania a ich výsledky následne zpriemerniť.

Po zmere výšky hladiny vody a prietoku vám môžeme poskytnúť získané údaje a vyberieme pre vás najvhodnejší generátor s vodnou turbínou.