Małe Elektrownie Wodne - Forum społeczności

Dzień dobry, mam możliwość zrobienia mini elektrowni. Coś tam już poczytałem ale pojawiło mi się sporo pytań. Wiem, że to nieładnie pytać o tyle rzeczy , w stylu ,że ja pytam niech ktoś za mnie odwali całą robotę. Jednak wiem ,że gdy ktoś ma już doświadczenie w danej dziedzinie to jest to dla niego proste, albo może przynajmniej wskazać pomocne materiały z których można skorzystać. Dlatego pytania które zadaję wynikają z faktu, że po prostu nie znalazłem na nie satysfakcjonującej odpowiedzi lub po prostu nie wiem jak się za nie zabrać.

Mam do dyspozycji – mały zbiornik wodny (pomieści ok . 3750 m^3 ,długość ok. 60 m, szerokość ok. 25 m , średnia głębokość ok. 2,5 m ,w miejscu gdzie woda wypływa(z mnicha) - głębokość ok. 3 m. przez jakieś 10-15 m (od tego miejsca w głąb zbiornika) ). Dopływ do tego zbiornika z tego co mierzyłem jest na poziomie ok. 2l/s (wiem to bardzo mało). Jednak pomyślałem sobie , że prąd jest mi tam tylko potrzebny w chwilach gdy tam się będzie , jakieś światła, nagłośnienie, drobny sprzęt elektroniczny. Dlatego też w czasie potrzeby użycia prądu woda mogłaby spaść do poziomu np. ok 1,5 m. a potem by sobie mogła w spokoju nalecieć, gdyby prąd nie był potrzebny stąd też ciśnienie wody może mogło by być wystarczające do wytworzenia prądu. Daję też taki poglądowy bardzo uproszczony rysunek. Na razie jest tam tylko rura do oprowadzania wody do rzeki , dlatego można ją wykorzystać lub dać jakąś nową oddzielną tylko pod prąd, bo zalewać planujemy dopiero za jakiś czas.

Tak więc pytania:

1. Jak to wszystko połączyć ze sobą (dobrać odpowiednio): dobór prądnicy, średnicę rury, ewentualnej turbiny itd. Żeby to było w miarę optymalnie dostosowane do siebie , od czego zacząć, obliczenia. Nie chcę oczywiście robić jakiegoś projektu naukowego tylko żeby to miało przysłowiowe ręce i nogi. Mam swoją jakąś wizje, że obliczyć ciśnienie (p=ρgh+p0), potem jaki by był przepływ w rurze od danej średnicy , na tej podstawi dobrać prądnice, jednak jak to wszystko połączyć.
2. Czy jest sens kupować jakąś turbinę (jak tak to jaka by była odpowiednia) czy lepiej zrobić coś samemu w stylu koła napędzającego młyn.
3. Jak obliczać przepływ (ciśnienie, prędkość) w rurze wiedząc , że słup wody nad odpływem ma taką wysokość , czy wystarczy tu skorzystać ze wzoru na ciśnienie hydrostatyczne (jeśli tak to jak mając ciśnienie, średnicę rury obliczyć przepływ w rurze (l/s)).
4. Czy przy takim przepływie 2l/s (zakładając , że woda sobie spokojnie leci ) jest możliwość jakiegokolwiek wytworzenia prądu.

Sam też chętnie coś policzę, gdybym wiedział jakich wzorów użyć (coś tam znalazłem ale nie wiem czy ok), być może jest jakaś książka jak to połączyć albo był już jakiś taki post , a go nie znalazłem.

Z góry dzięki za wszelkie pomocne odpowiedzi , podpowiedzi, materiały itp

Witaj Kolego. Raczej źle trafiłeś, ja tu już jestem kilkanaście lat i w mojej ocenie wynikającej z obserwacji nikt Tobie nic nie podpowie. I tak w dobry okres trafiłeś bo ze wstydu poznikali tu kpiarze główni. Była grupa skupiona wokół użytkownika z loginem Szam i tego typu projekty, małe, próbne, teoretyczne z lubością gnębili. Biada jakiemuś studentowi czy innemu pasjonatowi, tu miał być tylko biznes z wygórowanymi wizjami.

Kiedyś użytkownik Melody coś napisał o wykorzystaniu energii wody bez piętrzenia. Oj ujeżdżali na nim na przestrzeni kilkudziesięciu postów. Ja też coś zaproponowałem to kilka lat chłopaki mieli radochę, nawet Admin jednym postem się do tej grupy dołączył. Zostałem okrzyknięty "głąbem techniczny", Patiomkinem i naćpanym gdy proponowałem rozwiązania, które jednak okazywały się realne i całkiem niezłe na tle tego co teraz jest powszechnie stosowane. A użytkownik o nazwie MAX to nawet proponował aby mnie i Szama wyrzucić z forum bo się broniłem przecz niedorzecznymi atakami. Ja i Szam przez 10 lat pisania postów to napisaliśmy ich tyle, że średnio licząc jeden co dwa dni, w sumie coś koło 1700. Ale jakoś ten Max nie umiał myśleć, że bez nas to kto by pisał, forum by już dawno całkiem padło. Potem ten Max pisał jeden post na rok i to dopiero wówczas gdy go zawstydziłem, że nie pisze. Zresztą cała ta ekipa kpiarzy podwinęła ogony i zniknęła. Nawet nie pamiętam zbytnio ich nicków ale statecznym i dostojnym gościem z 4 fakultetami był niejaki Flooder ale się ośmieszył i już tu nie zagląda, Szam zresztą też.

Niemniej aby nie było, że pisze nie na temat to jednak coś w Twojej sprawie doradzę. Doradzę jak w prosty i tani sposób zrobić z tego stawu lewar do spuszczania wody i u wylotu, przy rzece dać prostą turbinę napędzającą amerykankę. Podam sprytny sposób uruchomienia lewara. Wzory do liczenia energii i szybkości wypływu to też Ci podam tylko jako pierwszy krok napisz jakie jest przewyższenie brzegu pomiędzy stawem i rzeką. O ile niżej jest powierzchnia wody względem korony wału i o ile niżej poziom rzeki. Podam wersję super tanią ale jeśli chcesz na to wydać trochę więcej pieniędzy to napisz, podam wersję droższą.

Lewar do zrobienia z rury karbowanej typu Peszel bo tania jak barszcz tylko fi nie mniej niż 50 i np. dwie, trzy rury, wg potrzeb. Będzie potrzebne coś do zatykania takiej rury i do szczelnego łączenia na przecięciu. No i całkiem poważnie, chociaż niepoważnie to zabrzmi, będzie potrzebny styropian, sznurek i kamień. (Szam miałby pole do kpin).

Dzięki za odpowiedź i chęć pomocy . Właśnie trochę się tego obawiałem , o czym pisałeś bo coś tam zobaczyłem parę tematów na tym forum np. studenta który chciał napisać pracę …Ale nie ważne.

Odpowiadając na twoje pytania to będą one mniej więcej ponieważ napełnianie planujemy zapewne pod koniec roku bo ziemia musi siąść, ułożyć się itp. A ,teraz skoro nie jest zalane to można coś pomyśleć właśnie w tym temacie. Tak więc, odpowiadając :

- przewyższenie brzegu pomiędzy stawem i rzeką (różnica wysokości pomiędzy lustrem wody w stawie a rurą wylotową do rzeki) – 3 m,
- o ile niżej jest powierzchnia wody względem korony wału - 0,5 m,
- o ile niżej poziom rzeki względem korony wału - 3,5 m,
- fundusze – jestem w stanie zakupić prądnice (jak się rozejrzałem wartości ok. 1500 po tyle chodzą)+ ewentualne potrzebne rzeczy, w sumie do 2500 PLN za wszystko mogę zainwestować. Mam też do dyspozycji silnik asynchroniczny mocy 1,8 kW, tylko nie wiem czy by udało się go rozbujać do prędkość ponad synchronicznej.

Mógłbym też wysłać zdjęcia jak to wygląda w realu gdyby miało to Panu pomóc w zobrazowaniu sobie tego.
Jeszcze taka kwestia, że miałbym możliwość skorzystania z maszyn CNC do obróbki metalu . I tak coś poszperałem to jest w internecie trochę już gotowych projektów (zaprojektowanych w 3D) , np. natknąłem się na turbinę Peltona tylko , że z tego co czytałem to ona do dużych spadków a u mnie to nie bardzo. Czy można by było to wykorzystać?

No to jeszcze pytanie zasadnicze,masz tam prąd sieciowy czy nie? Pisałeś coś o potrzebie zasilaniu światła, nagłośnienia i drobnego sprzętu i z tego zrozumiałem, że obiekt jest poza zasięgiem sieci elektrycznej. Teraz piszesz o generatorze asynchronicznym i obrotach nadsynchronicznych. Tak więc teraz rozumiem to tak, że po co Tobie robić tam malutką elektrownię skoro prąd jest albo naprawdę bardzo mało wiesz o funkcjonowaniu elektryki w połączeniu z napędzaniem generatora wodą. Bez sieci generator asynchroniczny jest całkowicie bezużyteczny. ( na bardziej wysokim poziomie zaawansowania to się jednak da ale to nie te klimaty)

Odpowiadając na pytanie to nie mam tam prądu sieciowego i dlatego chcę zrobić mini elektrownię. Niepotrzebnie wprowadziłem w błąd który wynika jak Pan zauważył z mojego nikłego pojęcia o funkcjonowaniu elektryki w połączeniu z napędzaniem generatorem. A wynika z nie doczytania bo na Wikipedii akurat ten fragment wyczytałem (i mi utkwiło) , że trzeba rozpędzić silnik asynchroniczny nad prędkość synchroniczną żeby był generatorem ale tego , że trzeba prąd sieciowy już nie...Tak więc moja wina.

No to jeszcze poczytaj Kolego co to jest prądnica amerykanka, najsłuszniejsza w Twoim przypadku. Najwygodniej byłoby właśnie taką sobie sprawić gdy już sprawa elektrowni będzie realniejsza. Napięcie prądnicy dowolne ale w kierunku napięcia typowego akumulatora, niemniej nie sądzę aby więcej niż 200 W udało się osiągnąć. Gdy będzie pora to policzę. Gdyby napięcie amerykanki było zbyt wysokie to ograniczy się prąd ładowania żarówką za 3 zł, potem zasilaczem stabilizatorem a tak dla ciekawości przeczytaj co to jest baretr, a raczej co to było.

Właśnie widziałem coś wcześniej o tej prądnicy amerykance przed napisane pierwszego posta ale teraz mnie naprawdę zaciekawiła. Bo może pracować na niskich obrotach, można ją w sumie samemu zrobić no i wyszło by mnie to taniej jak kupowanie nowiutkiej prądnicy o ile wszystko by poszło zgodnie z planem. Jednak w dalszym ciągu mam pytanie z mojego pierwszego posta, na jaką moc mógłbym maksymalnie zrobić tą prądnice (na jaką moc mogę liczyć maksymalnie przy założeniu jak mówiłem , że mam 3 m słupa i wypuszczam wodę do jakiegoś poziomu). Jak dobrać średnicę rury oraz co z tym co ma napędzać prądnicę (może jakaś domowo robiona turbina Banki), tak , żeby to było w jakiś sposób "optymalne". Tak jak Pan wspominał w pierwszej odpowiedzi na mojego posta o tych wzorach, jak to wyliczyć ,itd. Bo sporo tego materiału jest w internecie i nie wiem czasem czy coś jest prawidłowe czy nie , a widzę , że ma Pan spore doświadczenie i pojęcie , także rady byłyby pomocne, także z góry dziękuję.

Przedstawię wyliczenie niestandardowo.
Każdy kilogram (litr) wody na wysokości 3 m ma energie potencjalna i spadając do poziomu rzeki zamienia ją na energię kinetyczna. Aaaaa ... chyba jednak zawiłe by to było. Każdy kilogram wody na wysokości ma energię 30J (dżuli) gdyby dało się ją wykorzystać w 100% to dała by 30W gdyby spadała przez 1 sekundę. Ponieważ jednak taka mikroturbinka będzie miała sprawność najwyżej 30% (jak dobrze pójdzie) to z każdego litra wypływającego na sekundę uzyska ok. 10W. Dla 200W musiałby być wypływ 20 l/s. Do takich celów jak piszesz, muzyka, światło 200 W to dużo, wody może mniej wypływać.
Co do średnicy rury to prędkość wody w niej powinna być nie większa niż 1m/s. Czy dasz radę sam policzyć średnicę? Z różnych względów lepiej by było zastosować docelowo np. trzy rury (węże) mniejsze. Na początek jeden wąż i ocenić jak przedsięwzięcie rokuje.

I teraz apel ogólny. Bez wątpienia na forum zaglądają osoby zajmujące się takimi projektami, może podpowiedzielibyście coś początkującemu Koledze wg swojej koncepcji, nie jest to dla Was zbyt trudne. Jeszcze została sprawa samej turbiny, małej i taniej. Ja tutaj tak z doskoku, jak wiecie silnikami gazowymi raczej się zajmuję.
(nie martw się Paweł, jak nie doradzą to coś podpowiem)

Dziękuje za pomocne rady, o takie mi chodziło. Co do policzenia tej średnicy rury to w sumie nie wiem ale popróbuję , poszukam, jak nie znajdę to zapytam. Tylko ta prędkość wypływu 1 m/s wydaję mi się strasznie mało to jest tylko 3,6 km/h , czy to jest na pewno w porządku ? Chociaż o ile się nie pomyliłem to wyszło mi , że mini turbina o średnicy 30 cm obracała by się ok. 63 obroty na minutę co mnie zdziwiło jak na taką małą prędkość (ale takie obroty na prądnicę amerykankę w sam raz) , chyba że się pomyliłem w moich "obliczeniach" .

No tak, trochę to nie jasno napisałem. Ten 1m/s to prędkość w samej rurze aby nie wywołać zbyt dużej dynamicznej straty ciśnienia. Na końcu będzie dysza. Teoretycznie największa możliwa prędkość to około 7 m/s a ile będzie w rzeczywistości to od paru czynników zależy. Co do konkretnego liczenia to ciężko wpisywać wzory z pierwiastkami ale ogólnie chodzi o to, że energia potencjalna litra wody na wysokości zamienia się na energię kinetyczną tego litra na wypływie. Tak wiec amerykanka trochę szybciej będzie się mogła kręcić.

Skoro pisałeś, że elektrownia miałaby być okresowa to proponowałem lewar ale skoro dopiero zbiornik budujesz to faktycznie zakop tam rurę kanalizacyjną "100", też tania i będzie w sam raz, no chyba że "160" wówczas 1m/s to 20 l/s. Na mój gust za dużo. Potem na końcu będzie trzeba wodę trochę ukierunkować najlepiej 3 wężami ale o tym potem.