Domácí vodní elektrárna v praxi

Srdcem malé vodní elektrárny DVE je odvalovací bezlopatkový tekutinový motor Setur, pracující na základě hydrodynamického principu. Celá vodní elektrárna je v kompaktním provedení a skládá se z masivní betonové základny, přivaděče, komory s turbínou Setur, hřídele, převodu a generátoru nebo případně čerpadla....

Srdcem malé vodní elektrárny DVE je odvalovací bezlopatkový tekutinový motor Setur, pracující na základě hydrodynamického principu. Celá vodní elektrárna je v kompaktním provedení a skládá se z masivní betonové základny, přivaděče, komory s turbínou Setur, hřídele, převodu a generátoru nebo případně čerpadla. Konstrukce je chráněna zinkováním a vyhovuje i krytí TH2 pro tropické oblasti. Rotor se roztáčí protékající vodou a svým hladkým povrchem kontaktně obíhá (odvaluje se) po vnitřní stěně konfuzoru, hřídel je ve své horní části upevněná tak, aby se mohla úhlově vychylovat. Součástí uchycení hřídele je převod na pomaluběžný synchronní generátor (alternátor) pro napětí 12 nebo 24 V, s optimálním počtem 600 ot/min. Domácí mikroturbína DVE 120 je vybavena synchronním generátorem s buzením 20 permanentními magnety (výrobce Agroplast Olešnice). Patentová ochrana: více než 30 zemí světa.

Technická data:
Výkonový rozsah: 35 - 750 W
Výstupní napětí: 12 / 24 V
Spád: 2 – 20 m
Průtok: 4 – 20 l / s
Hmotnost: 63 kg
Životnost: min. 10 let

Základní varianty využití
Výstupní napětí 3x 12/24 V se využívá přímo pro spotřebiče o tomto napětí – například osvětlení…

Pro spotřebiče na 230 V / 50 Hz se hydromotor doplňuje AKUMULÁTOROVOU BATERIÍ a NAPĚŤOVÝM MĚNIČEM typu 12-24 V / 230 V, 50 Hz.

Hydromotor Setur je rovněž vybaven výkonovou regulovanou zátěží.

Graf výkonové křivky DVE 120 v závislosti na spádu a průtoku




















Investiční náklady
Strojovna DVE 120 - 38.800 Kč (vč. 5 % DPH)

Příslušenství
Akumulátor 42 Ah – 2.500 Kč
Napěťový měnič 12 (24 V) / 230 V 50 Hz – 3.000 Kč
Regulátor zátěže (zátěž) – 4.000 Kč
Rozvaděč a připojení - 3.000 Kč
Přívodní potrubí + výkopové práce – 15.000 Kč
(potrubí, vstupní hrdlo, sací koš, příruba (předpoklad snížení částky při vlastních výkopových pracích k připojení na strojovnu DVE) příp. volbou materiálu potrubí)

POZN. výkopové práce zajišťuje investor

Cena celkem
(pořizovací / investiční náklady) – 66.300 Kč

Provozní náklady
Bude-li uvažována životnost zařízení 10 let jako minimální, pak přichází v úvahu:
1x výměna - Akumulátor 42 Ah – 2.500 Kč
Výměna rotoru po 2 letech = 5 ks – 2.000 Kč

Dodávky elektrického proudu do chaty bez připojení k rozvodné síti
V následujícím příkladě uvážíme použití v případě dodávky elektrického proudu do chaty bez připojení k rozvodné síti (nutnost vlastní výroby). Nesmíme zapomenou, že před vlastní instalací DVE je nutné vyřešení všech majetkoprávních vztahů k lokalitě, včetně vodoprávního povolení a stavebního povolení. Naše výchozí situace může být podobná té na obrázku.

Pro naše rozhodnutí o zamýšlené instalaci DVE je nutno provést energetickou bilanci
zdroje elektrické energie a naší spotřeby elektrické energie.

Energetická bilance vodního zdroje
V terénu, kde je postavena "naše" obytná jednotka, provedeme hrubé stanovení potenciálu výroby elektrické energie z vodního zdroje, ze kterého budeme DVE napájet. Stanovíme 2 hlavní údaje:

Spád vody H [m]
Zjednodušeně odměříme rozdíl horní hladiny (místo, kde bude instalován vstup do potrubí) a dolní hladiny (místo, kde bude DVE instalována). Pro náš příklad bylo naměřeno: H = 5m

Průtok vody Q [l/s]
Stanovíme v místě instalace DVE, a to alespoň provedením několika měření, např. naplňováním nádoby (sudu) známého objemu a stopkami odměřujeme čas, za který se vždy nádoba naplní. Pro náš případ bylo naměřeno (sud, objem 200 l; průměrný čas naplnění: 25 s, průtok vody: Q=200/25=8 l/s) Q = 8 l/s

Stanovení trvalého výkonu elektrického zdroje
Za předpokladu, že celý objem vody proteče turbínou a vykoná práci, vypočteme očekávaný výkon na výstupních svorkách generátoru takto:

Konstanty
účinnost turbíny mechanická: hM = 0,7 (70%)
účinnost generátoru: hG = 0,5 (50%)
koeficient hydraulických ztrát přívodního potrubí: 0,765

Elektrický výkon PEL:
PEL= g * Q * H * hM * hG * 0,765 =
PEL= 9,81 * 8 * 5 * 0,7 * 0,5 * 0,765 = 105W
PEL= 105 W

Náš vodní zdroj je schopen přeměnit svůj energetický potenciál v elektrický výkon na generátoru 105 W. Turbína SETUR proto bude opatřena generátorem s následujícími parametry:

Výkon generátoru: 120 W
Napětí na svorkách: 3x 24 střídavé
Generátor: 3 – fázový synchronní

Energetická bilance spotřeby elektrické energie
Základem pro výpočet je "naše" účelné rozmístění spotřebičů s jejich výkony nebo spotřebami tak, jak je patrné z obrázku. Současně si stanovíme i předpokládanou dobu jejich denního provozu. Údaje si napíšeme do tabulky a provedeme výpočet spotřeby.


































Dimenzování baterií, měniče a rozvodů
Po stanovení denní spotřeby (viz. tabulka) si zvolíme systémové napětí akumulátorů (12 V nebo 24 V DC). Z pohledu ztrát ve vedení volíme napětí vyšší: USYST=24 V - následně vypočítáme základní kapacitu akumulátorové baterie CA [Ah]:
Ca = Ad/Usyst = 1899/24 Ah = 79,125

Takto vypočtená kapacita akumulátoru (baterie) odpovídá nepřetržitému pracovnímu režimu DVE, a to bez kapacitní rezervy a také bez ohledu na hloubku jeho vybití. Pro jistotu budeme uvažovat denní odstávku DVE max. 0,5 hodiny. Stanovíme si koeficient pro nárůst kapacity akumulátoru:
kA= 24 / (24 - 0,5) = 1,021

Za účelem šetrného provozu akumulátoru nesmí být hloubka jeho vybití větší než 50 %. Proto koeficient hloubky vybití bude:
hV = 0,5

následně vypočítáme optimální kapacitu akumulátoru pro provoz našich spotřebičů
C = CA* kA / hV = 79,125 * 1,021 / 0,5 = 161,617 Ah

Z dostupného výběru typů akumulátorů zvolíme sestavu 2 kusů akumulátorů se jmenovitou kapacitou 80 Ah s napětím 12 V v sériovém zapojení: C=160 Ah, výstupní napětí obou akumulátorů U = 24 V (odpovídá USYST).

Abychom mohli provozovat současně energeticky nejnáročnější spotřebiče, je nutné stanovit i vhodný výkon střídače pro vlastní síť 1~ 230V, 50 Hz

Ze spotřebičů např. vybereme:
Chladnička – 55 W
Čerpadlo – 180 W
Televizor – 50 W
Světlo – 13 W
Celkem – 298 W

Z uvedeného je zřejmé, že minimální výkon střídače napětí bude nutno zvolit, při systémovém napětí 24V:
Pstř. = 300 W

Proudový odběr bude kryt z části z akumulátorů a z části z výkonu DVE jako zdroje. Proud na stejnosměrné straně střídače bude:
Istř. = PM / USYST = 300 / 24 = 12,5 A

S ohledem na již velký proud v přívodu do střídače je nutné i správně dimenzovat vedení. V našem případě vyhoví pro předpokládanou ztrátu do 3 % ve vedení použít pro oba přívodní vodiče (+,-) do střídače vodiče průřezu min. 6 mm2, při délce maximálně 8

Komentáře

Načítám komentáře...

  • Stavba
  • Autor:
  • Vydáno:

Doporučujeme

Hledáte spolehlivou stavební firmu?

Zadejte si poptávku v kategoriích: stavební firma,stavby.
Najdeme Vám ověřené firmy a řemeslníky s referencemi od zákazníků jako například: novostavba, Novostavba rodinného domu - dřevostavba, Stavba RD Praha .