Jos vesivoimalaitoksen teho on 30 MW ja putouskorkeus 10 m niin kuinka monta...

Jos vesivoimalaitoksen teho on 30 MW ja putouskorkeus 10 m niin kuinka monta...

Jos vesivoimalaitoksen teho on 30 MW ja putouskorkeus 10 m niin kuinka monta kuutiometriä/tunti vettä virtaa turbiinin läpi? Tai kääntäen: Kuinka suuren tehon 10 m putouskorkeudella voi (on kannattavaa) saada?

Vastaus

Hei,

Veden virtausnopeuden voi laskea parillakin eri tavalla. Vesivoimalassahan siis hyödynnetään veden potentiaalienergiaa, eli kun vesi painovoiman vetämänä virtaa turbiinin läpi korkeammalta tasolta matalammalle, tekee se työtä, joka voidaan muuntaa turbiinissa sähköksi ja syöttää kantaverkkoon.

Wikipediasta löytyy yksinkertainen kaava vesivoimalan tehon laskemiseen:

P = hrk,

jossa P on voimalan teho, h on korkeus jonka vesi putoaa, r on veden virtausnopeus kuutiometreinä sekunnissa ja k on muuntovakio esim. 7500 wattia (oletuksena 76,5% hyötysuhde, 9,81m/s^2 gravitaatiokiihtyvyys ja 1000kg/m^3 veden tiheys). Hyötysuhde vaihtelee voimalasta riippuen.

Tuosta jos halutaan tietää veden virtausnopeus 30MW voimalassa 10 metrin pudotuksella, voidaan kaava ratkaista virtausnopeuden r suhteen:

r = P / (hk)

jolloin saadaan

r = 30MW / (10m * 7500) = 400m^3/s

eli 400 kuutiometriä sekunnissa.

Saman asian voi myös tarkastella lähtemällä veden potentiaalienergian muutoksesta. Potentiaalienergian kaava on:

Ep = mgh,

jossa Ep on veden potentiaalienergia, m on veden massa, g on gravitaatiokiihtyvyys 9,81m/s^2 ja h on korkeuden muutos metreinä.

30 megawattia tarkoittaa, että sekunnissa tuotetaan 30MJ (megajoulea eli miljoonaa joulea) verran energiaa. Ratkaistaan kaava veden massan suhteen, eli paljonko vettä tarvitaan sekunnissa ko. energiamäärään:

m = Ep / (gh) = n. 306000kg eli 306 kuutiometriä vettä.

Jos vielä edelliseen oletetaan sama 76,5% hyötysuhde kuin äskenkin, vettä tarvitaan 306 / 0.765 = 400m^3, eli vastaus on aivan sama kuin edellisellä kaavalla.

Tunnissa on 3600 sekuntia, joten vettä virtaa tällä arviolla tunnin aikana 1,44 miljoonaa kuutiota.

Jatkokysymykseen en osaa sanoa kuin että saatavissa oleva teho riippuu täysin saatavilla olevan veden määrästä ja kuinka suuri virtaus siitä on järkevää ottaa. 10 metrin putouskorkeus kuulostaa kuitenkin aika pieneltä tämän luokan voimalaan.

http://en.wikipedia.org/wiki/Hydroelectricity#Electricity_generation

http://fi.wikipedia.org/wiki/Potentiaalienergia

Kommentit (0)

Vastauksesi