Wasserkraft ist sauberer Strom aus Wasser

Früher war Wasserkraft die Hauptquelle mechanischer Energie auf der ganzen Weltmit vielen Wasserrädern an den Seiten von Flüssen, die für die Herstellung oder Landbewässerung verwendet werden. Heute ist “Wasserkraft” in Form von Wasserkraft erlebt ein ernsthaftes Comeback für die Stromerzeugung in vielen Häusern am Flussufer.

Immer mehr kleine Wasserkraftsysteme werden an abgelegenen Orten auf der ganzen Welt installiert, und es gibt jetzt einen wachsenden Markt dafür Mikrowasserkraftproduktion in vielen Entwicklungsländern.

Die Wasserkraft gilt nach wie vor als die am längsten etablierte alternative Energiequelle, da Wasserräder bereits seit vielen hundert Jahren genutzt werden. Wir sind alle mit Wasserkraftprojekten an Berghängen vertraut, die große Dämme und Turbinen verwenden, um mehrere Megawatt elektrische Energie zu erzeugen. Aber nicht alle Wasserkraftwerke sind so groß.

Wasserkraft ist sauberer Strom aus Wasser

In vielen kleineren oder ländlichen Gebieten und einigen Teilen der Welt, die keine Flüsse haben, die groß genug für große Staudämme sind, werden stattdessen kleine Wasserkraftwerke gebaut, die es ermöglichen, sie in einem viel kleineren Maßstab zu nutzen, da es sich wohl um Wasserkraft handelt immer noch eine der kostengünstigsten Formen der Energiegewinnung.

Wasserkraft und Wasserkrafterzeugung hängen von der grundlegenden Physik des fallenden Wassers ab, indem die Energie genutzt wird, die im Wasser enthalten ist, das fließt oder auf eine niedrigere Höhe fällt.

Bewegendes Wasser (kinetische Energie) dreht eine Turbine oder ein Rad (mechanisch Energie), die einen Generator antreibt (elektrische Energie). Die Stromerzeugung aus Wasserkraft kann hocheffizient sein, ist jedoch durch die Notwendigkeit geeigneter natürlicher Standorte begrenzt.

Während mehr als zwei Drittel der Erdoberfläche von Wasser bedeckt sind, ist die Entwicklung eines kleinen Wasserkraftwerks zur Gewinnung von Strom aus Wasser keine einfache Aufgabe, da es viele Aspekte gibt, die bei einer der wichtigsten Entscheidungen berücksichtigt werden müssen Erstens ist die Auswahl eines geeigneten Standorts als Wasserkraftanlage viel standortspezifischer als bei einer Wind- oder Photovoltaikanlage (PV – Solarstrom).

Bestimmen Sie das Potenzial Ihres Standorts

Um die an einem Standort verfügbare Leistung zu bestimmen, müssen Fallhöhen- und Durchflussmessungen durchgeführt werden, da eine ausreichende Menge an fallendem Wasser zur Verfügung stehen muss, um eine Turbine oder ein Wasserrad anzutreiben. Die vertikale Entfernung, um die das Wasser von seinem höchsten Punkt bis zu der Stelle, an der es benötigt wird, fällt oder abfällt, wird als "HEAD", "Fallhöhe" bezeichnet. oder “Fallhöhe” und wird normalerweise als gerader vertikaler Abstand in Metern oder Fuß gemessen.

Die Wassermenge, die zu einem bestimmten Zeitpunkt einen festen Punkt passiert, wird als "FLOW" bezeichnet. und ist die Geschwindigkeit, mit der sich Wasser bewegt. Die Durchflussrate wird normalerweise in Litern pro Sekunde (l/s), Gallonen pro Minute (gpm) und sogar Kubikfuß pro Sekunde (cfs) gemessen. Die Menge des Wasserflusses kann gemessen werden, indem das Wasser in eine Rohrleitung und dann in einen Behälter mit bekanntem Volumen geleitet wird, wobei die dafür benötigte Zeit notiert wird.

Von den beiden ist die Förderhöhe normalerweise besser, da sie die Schwerkraft nutzt, um das Wasser zu bewegen, was bedeutet, dass ein Wasserkraftsystem weniger Wasser verbrauchen kann und die Turbinenausrüstung viel kleiner sein kann. Auch bei höheren Fallhöhen kann die verwendete Wasserturbine mit einer viel höheren Geschwindigkeit rotieren. Bei sehr großen Fallhöhen können Geschwindigkeit, Druck und Kraft des Wassers jedoch zu einem Problem für die Rohrleitungen werden.

Wenn der Wasserfluss nicht konstant und vorhersehbar ist, wie z. B. der Unterschied zwischen Winter- und Sommerregen, oder wenn eine relativ konstante Leistung zur Versorgung eines Hauses oder einer Lodge benötigt wird, kann ein kleiner Damm oder Reservoir erforderlich sein, um den Wasserfluss zu begrenzen und einen konstanten Fluss zur Wasserturbine mit einer kontrollierten Rate aufrechtzuerhalten. Durch das Aufstauen des Wasserflusses wird der Pegel der Wasseroberfläche angehoben, wodurch die im Wasser gespeicherte potenzielle Energie, die in elektrische Energie umgewandelt werden kann, erhöht wird.

Es sollte beachtet werden, dass die potenzielle Energie, die aus dem Wasser gewonnen wird, davon abhängt abhängig von seiner Förderhöhe und Durchflussrate, daher ist es wichtig zu bedenken, dass die Systemleistung nur dann genau bestimmt werden kann, wenn diese Förderhöhen- und Durchflussmessungen korrekt durchgeführt werden, also sollte während dieses Vorgangs vorsichtig vorgegangen werden.

Wie viel Energie können wir also aus dem Wasser gewinnen?

Die im Wasser verfügbare theoretische potenzielle Energie kann wie folgt berechnet werden:

Leistung (P) = Gravitationsbeschleunigung (g) x Durchflussrate (Q) x Förderhöhe (H)

• Wobei:
• Q = ist das Volumen des fließenden Wassers in Kubikmetern pro Sekunde (m3/sec)
• H = ist die Kopfhöhe in Metern (m)
• g = ist die Gravitationskonstante von 9,81 m/s2

Dann können wir sehen, dass die maximale theoretische Leistung, die im Wasser verfügbar ist, proportional zum Produkt aus “Förderhöhe x Durchfluss” als Anziehungskraft der Schwerkraft auf das Wasser ist ist immer eine Konstante. Daher:

P = 9,81 x Q x H (Watt)

So könnte beispielsweise ein Wasserkraftsystem mit einer dynamischen Fallhöhe von 10 Metern und einer Durchflussrate von 53 Litern pro Sekunde 10 x 53 x 9,81 = 5.200 Watt oder 5,2 kW (Kilowatt) Wasserkraft liefern.

Aus diesem einfachen Beispiel können wir auch erkennen, dass bei einer Fallhöhe von etwa 5 Metern (16 Fuß) die Leistungsabgabe auf etwa 2,6 kW begrenzt ist, 20 Meter (65 Fuß) sind etwa 10,4 kW. 8217;s Watt und bei einer Fallhöhe von 30 Metern (100 Fuß) können 15,6kW’s mit der gleichen Wasserdurchflussrate erzeugt werden.

Daher könnte durch Erhöhen der dynamischen Fallhöhe von 10 Metern auf 30 Meter dreimal mehr elektrische Leistung erzeugt werden. Dieses Beispiel zeigt aber auch, dass ein Standort mit hoher Förderhöhe nur eine geringe Förderhöhe benötigt, um die gleiche Leistung von 5,2 kW zu erzeugen, während ein Standort mit hoher Förderhöhe nur eine kleine Förderhöhe benötigt.

Sehen Sie sich das Video an, um mehr zu erfahren

Obwohl die Erde reichlich Wasser hat, kann nicht alles für Wasserkraft genutzt werden. Einige der besten Flüsse zur Stromerzeugung befinden sich beispielsweise in der Nähe von Hügeln und Bergen, wo das Wasser mit viel Kraft und kinetischer Energie bergab fließt, während sich andere Flüsse zu langsam bewegen, um nützlich zu sein.

Aber mit einer wachsenden DIY-Community und einem zunehmenden Interesse an umweltfreundlicher „grüner Energie“ haben sich einige Bastler bemüht, ihre eigenen Wasserkraftwerke aus alten Wassermühlen, aus Bausätzen oder von Grund auf neu zu bauen.

Es sind verschiedene Arten von Wasserturbinenkonstruktionen verfügbar, die in Mikrowasserkraftanlagen mit ihrer Auswahl in Abhängigkeit von der Wassersäule und dem Durchflussvolumen verwendet werden können. Für höhere Bergregionen, in denen ein Wasserfall von 50 Metern Fallhöhe oder mehr verfügbar ist, kann eine Impulsturbine wie das Turgo- oder Peltonrad verwendet werden. Für Batterieladeinstallationen mit niedriger Förderhöhe könnten Francis- oder Propellerturbinen verwendet werden, die in einem engeren Förderhöhen- und Durchflussbereich arbeiten.

Da die meisten Mikro-Wasserkraftsysteme Rohre verwenden, kann die Planung und Installation der Rohrleitungen (Druckleitung) für einen Standort mit mehr als zehn Metern Fallhöhe sehr schwierig sein, da Länge, Durchmesser und Art der verwendeten Rohrleitungen bestimmt werden müssen, um Verluste zu reduzieren aufgrund von Reibung.

Wenn das Wasser zu fließen beginnt, verringert die Reibung den verfügbaren Druck, und je mehr Wasser fließt, desto mehr Reibung entsteht und der Druck fällt weiter ab. Dann bestimmt die Länge der Rohrleitungen die Gesamtreibung für einen bestimmten Durchfluss. Auch an der Turbine muss möglicherweise ein Regelventil installiert werden, um den Durchfluss und die Drehzahl der Turbine zu regulieren.

Dinge, die bei Wasserkraft zu beachten sind

Dort Es gibt viele Faktoren, die die Spannungsauswahl eines Wasserkraftsystems bestimmen. Die Systemspannung würde hauptsächlich von der Turbinengeneratorleistung und/oder der Übertragungsleitungsentfernung abhängen. Elektrischer Gleichstrom (Gleichstrom) wird in der Regel je nach Konfiguration der Batteriebank mit 12 Volt, 24 Volt oder 48 Volt erzeugt.

Batterien werden benötigt, wenn keine konstante Versorgung mit fließendem Wasser verfügbar ist. Wo die Übertragungsentfernungen für eine Niederspannungs-Gleichstromübertragung zu groß sind, können höhere Wechselspannungen (Wechselstrom) erzeugt und Transformatoren am Empfangsende verwendet werden, um zur Gleichrichtung auf die Batteriespannung herunterzutransformieren.

Die Effizienz, mit der Generatoren wandeln Wasserkraft in elektrische Energie um, kann zwischen 30 % und 70 % liegen und daher ist es im Allgemeinen nicht praktikabel oder kosteneffektiv, einen Turbinengenerator zu installieren, der weniger als 100 Watt elektrische Energie (kontinuierlich) erzeugt.

Weitere Informationen zu “Wasserkraft” und wie Sie mit der Kraft von fließendem Wasser und einer einfachen Wasserturbine Ihren eigenen Strom erzeugen, oder um weitere Informationen über die verschiedenen Formen der Wasserkraft und die verschiedenen verfügbaren Kleinwasserkraftwerke zu erhalten, klicken Sie hier, um Ihr Exemplar bei Amazon zu bestellen heute und erfahren Sie mehr über kleine Wasserkraftwerke und Wasserkraftwerke mit geringer Fallhöhe, die zur kostenlosen Stromerzeugung genutzt werden können.