Hoeveel energie levert een waterrad op?

Andre, 41 jaar
9 januari 2012

Op mijn werk wordt 24/7 water verpompt van een kuip naar een andere kuip. Nu is mijn vraag: is hier energie uit te halen, mogelijk door een waterrad, en hoeveel energie kan dit opleveren?

Antwoord

Best Andre,

Graag zou ik dit antwoord willen beginnen met een bedenking:
U spreekt over het "verpompen" van water. Als er reeds een pomp in de installatie staat, is deze waarschijnlijk noodzakelijk om de wrijvingsverliezen te overwinnen. Bij het bijplaatsen van een extra waterrad, die ook weer zorgt voor een drukverlies, zal de pomp de gerecupereerde energie en een deel overhead-energie volledig moeten leveren. Er zal dus geen mechanische/electrische energie gewonnen worden, enkel verloren...

Aannemend dat de installatie geen pomp bevat, zijn volgende afleidingen mogelijk:

Kort antwoord:
* Als het water op atmosferische druk staat: bij een debiet van 1 kubieke meter water per uur [~1000 kg /hr] en een verticaal afgelegde afstand van 10 m naar beneden, kan er in theorie (zonder verliezen) 36 kWh (per uur) gerecupereerd worden. In niet-ideale omstandigheden zal er maar een fractie hiervan recupereerbaar zijn (door drukverliezen en omzettingsverliezen).
* Als het water in een gesloten vat onder druk gehouden wordt, is enkel het drukverschil van belang. Als het water bovenaan het aanvoervat op 5 bar staat, en bij het onderste vat op 2 bar, komt de theoretische energiewinst (zonder verliezen) overeen met 3 * 36kWh per uur.

Fysische achtergrond:
U weet dat de aantrekkingsKRACHT van de aarde een kracht uitoefent op elke massa, dus ook op water (F= m * a, met m  de massa in kg, a de valversnelling van de aarde 9,81 m/s²).
Een kracht maal verplaatsing (loodrecht op het zwaartekracht-veld) is een maat voor potentiële energietoename of afname: P = F * L = m* a * L [kJ] met L het hoogteverschil dat overwonnen wordt.

Om een massa water naar een hoger-gelegen bad (of vat onder hogere druk) te verplaatsen, moet er dus energie toegevoerd worden (pomp-energie). Als water naar een lager gelegen bad stroomt (of vat onder lagere druk), komt er een deel energie vrij.  Echter, er gaat ook heel wat energie "verloren" (wordt gedissipeerd als warmte) door wrijving en turbulentie. Ook heeft een waterrad of turbine een niet-ideale efficiëntie: niet alle opgenomen energie wordt omgezet in mechanische of electrische energie. De exacte efficiëntie hangt af van het drukverschil, de watersnelheid, het debiet, de layout van de leiding en de installatie, dus dat is zeer moeilijk algemeen te stellen. Moderne turbines halen totaal-efficienties tot 90%.

Hopelijk kan u hiermee verder?

Reacties op dit antwoord

Er zijn nog geen reacties op deze vraag.

Enkel de vraagsteller en de wetenschapper kunnen reageren op een antwoord.

Zoek andere vragen

© 2008-2019
Ik heb een vraag wordt gecoördineerd door het
Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen