Izbira generatorja z vodno turbino: merjenje padca in pretoka vode

Za določitev, ali je reka primerna za proizvodnjo električne energije, in za izbiro ustrezne velikosti vodne turbine z generatorjem je prvi korak merjenje dveh ključnih podatkov: padca višine in pretoka vode. Ta dva podatka določata zmogljivost za proizvodnjo energije ter sta osnova za izbiro in ponudbo vodne turbine z generatorjem.

Merjenje ne zahteva strokovnih inženirjev; potrebna sta le mobilni telefon in vedro.

Merjenje padca višine

Padec višine pomeni navpično višinsko razliko med vhodom in namestitvenim mestom vodne turbine z generatorjem. Meri se v metrih. Obstajata dve vrsti pada višine: brutto padec višine in neto padec višine.

Nadvišek v surovem stanju se nanaša na navpični padec med višino vode na zgornjem in spodnjem toku, kar je teoretična skupna višinska razlika; nadvišek v dejanskem stanju pa se nanaša na dejansko uporabno višinsko razliko za vodno turbinsko elektrarno. Zaradi trenja, ki ga povzroča pretok vode skozi dovodno cev (tlakovo cev), je nadvišek v dejanskem stanju vedno nekoliko manjši od nadviška v surovem stanju. To je osnova za izračun dejanske proizvodnje električne energije.

Obstajajo predvsem tri običajno uporabljene metode merjenja:

Aplikacija za mobilni telefon – višinomer

Odpnite funkcijo merjenja višine na svojem mobilnem telefonu (na iPhone-u lahko uporabite vgrajeno aplikacijo »Kompas«; na Android telefonih lahko brezplačno prenesete aplikacijo za merjenje višine). Zapišite višino na predhodno določeni točki vstopa, nato pojdite do predhodno določene namestitvene točke hidroturbine in zapišite višino še enkrat. Razlika med obema meritvama je višina padca vode. Ta postopek traja le približno dve minuti. Z večkratnimi meritvami in izračunom povprečne vrednosti lahko zmanjšate napake.

Tlačomer

Če je vodovodna cev že nameščena, lahko na koncu cevi namestite manometer. Zaprite ventil, da ustavite pretok vode v cevi. Vrednost, ki jo pri tem kaže manometer, ustreza nadtlaku. Pretvorbeno razmerje je: 1 bar ≈ 10 metrov višine padca vode, 1 MPa ≈ 100 metrov višine padca vode. Ko je ventil odprt in hidroturbina deluje normalno, vrednost, ki jo kaže manometer, predstavlja čisto višino padca vode.

Nivojski merilnik ali GPS

Če omogočajo razmere na lokaciji, je najbolj natančna metoda merjenje razlike višin vode med zgornjim in spodnjim tokom z nivojskim merilnikom. Kot alternativa se za merjenje lahko uporabi tudi GPS-naprava z funkcijo merjenja višine.

Merjenje pretoka

Pretok pomeni prostornino vode, ki teče skozi določeno prečno površino v enoti časa, običajno izraženo v kubičnih metrih na sekundo (m³/s) ali litrih na sekundo (L/s). Le z poznavanjem pretoka je mogoče izbrati ustrezno vodno turbogeneratorsko enoto. Glede na velikost vodnega vira obstajata dve praktični metodi merjenja.

Metoda vedra: primerna za majhne pretoke

Za majhne pretoke je to najpreprostejša in najbolj natančna metoda:

● Uporabite kamne ali lesene plošče, da vodo usmerite proti enemu izhodu;

● Pod izhodom postavite vedro z znano prostornino in z mobilnim telefonom (z uro za merjenje časa) zapišite čas, potreben za napolnitev vedra;

● Pretok = prostornina vedra / čas napolnjevanja (s).

Na primer, če se vedro prostornine 20 L napolni v 4 sekundah, je pretok 20 / 4 = 5 L/s. Pomembno je opozoriti, da je treba opraviti več meritev in njihovo povprečje izračunati, da dobimo natančnejši in zanesljivejši rezultat.

Metoda prečnega prereza: uporabna za večje vodne tokove

Ko je pretok previsok in je nepraktično uporabiti vedro, lahko pretok vode izmerimo z metodo prečnega prereza (ta situacija je prav tako zelo primerna za uporabo večje vodne turbine z generatorjem):

● Izmerite površino prečnega prereza: pomnožite širino kanala z globino vode, da dobite površino A (m²). Če ima kanal nepravilno obliko in je merjenje težko, ga lahko razdelite na več delov, posamezne dele izmerite ločeno in nato površine seštejete.

● Izmerite hitrost toka: V površino vode spustite listje ali druge plavajoče predmete in zapišite čas, ki ga potrebujejo, da prepotujejo določeno razdaljo (npr. 10 m). Razdaljo delite z časom, da dobite hitrost toka V (m/s).

● Formula za izračun pretoka je: Q = prečni prerez A * hitrost toka V.

Tukaj je treba opraviti tudi več meritev in jih povprečiti.

Po merjenju višine vodnega stolpca in pretoka vam lahko predstavimo podatke in vam izberemo najprimernejši generator z vodno turbino.