Wasserkraft: Leistung des Generators berechnen

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#1

Hallo,
ich werde ab März ein eigenes Haus an einem Bach beziehen. Zu dem Grundstück gehört ein beurkundetes Wasserrecht. Ebenso ist ein (mittelschlächtiges) Wasserrad vorhanden, das zwar stillliegt, aber relativ leicht wieder in Betrieb genommen werden kann.
Meine Frage ist nun, auf wieviel Leistung sollte ein Generator (mindestens/höchstens) ausgelegt sein.

Einige ungefähre Daten: Das Wasserrad hat etwa einen Durchmesser von 4 Metern, die Falltiefe des Wassers beträgt ca. einen Meter. Wieviel Wasser pro Sekunde durchfließt kann ich nicht sagen, es wird aber nicht wenig sein, da der Bach immer viel Wasser führt und eine recht hohe Fließgeschwindigkeit hat. Der Zulauf zum Wasserrad geschieht über einen Ablauf vom Bach. Es ist ein alter Motor/Generator der Fa. Schorch mit 2,2 kW bei 710 U/Min. angeschlossen. Inwieweit der noch funktioniert, kann ich nicht sagen.

Ich bin gespannt auf die Antworten.

Damiano

#2

Sehr geehrter Damiano,

zu Ihrer Anfrage lässt sich wie nachfolgend antworten.

Bei einem mittelschlächtigen Laufrad von 4,00 m Durchmesser entspricht
die Fallhöhe i.d.R. dem Radius, mithin 2,00 m. Bei 1,00 m würden die
Zellen kaum mehr voll zu füllen sein oder das Wasserrad läuft im Unterwasser.
Dazu erbitte ich eine Aufklärung.

Der Richtwert des Volumenstromes Q im Gerinne ließe sich annähernd mit
Nassquerschnitt mal Fließgeschwindigkeit schätzen. Diese wiederum ließe
sich über eine Messstrecke mit einem Schwimmkörper zeitlich abstoppen.

Entscheiden für die Leistungsausbeute ist das Schluckvermögen des Laufrades.
Der vorhandene Generator (mit Getriebe?) mit P = 2.200 W dürfte auf das Laufrad
ausgelegt worden sein. Insofern ließe sich das Schluckvermögen rückerrechnen.
Annahme : Wirkungsgrad = 0,7, Energiewandlungsgrad = 0,94
Leistung P = 2,2 kW
= Massestrom x Fallhöhe x Fallbeschleunigung x Wirkungsgrad x Umwandlungsgrad
Laufrad-Q = Masse m/1.000 = 2,2 kW / (1,00 m x 9,81 x 0,7 x 0,94) = 0,30 cbm/s

Die Faustformel besagt, dass 1,00 cbm Wasser bei 1,00 m Fallhöhe etwa 6,00 kW
an Leistung P erbringt. Bei einem oberschlächtigen Zellenrad beträgt das
Schluckvermögen 200 Liter pro 1 Meter Radbreite.

Zu weiteren Fragen stehe ich gerne zur Verfügung.

Mit freundlichen Grüßen

Helmut Lehner

D 57439 Attendorn
Am Musebieter 4
Fon 027 22 / 57 88
[email protected]

#3

Sehr geehrter Herr Lehner,

vielen Dank für Ihre präzisen Ausführungen. Wahrscheinlich liegt ein Irrtum meinerseits vor. Was ich als „mittelschlächtig“ verstanden habe ist wahrscheinlich eher ein „unterschlächtiges“ Wasserrad. Das Rad läuft in einem Kropfgerinne, in das das Wasser mit etwa einem Meter Falltiefe einfließt.

Zwischen Wasserrad und Generator ist ein Getriebe geschaltet.

Ihre Formel verstehe ich soweit bis auf diesen Teil: „Laufrad-Q = Masse m/1.000 = 2,2 kW“. Würde mich freuen, wenn Sie mir dies noch einmal erklären würden.

Wenn ich Sie recht verstehe ist das „Schluckvermögen“ ein Größe, die darüber entscheidet, welche Leistung der Generator erbringen sollte. Um diesen Wert real in Erfahrung zu bringen, muss ich erst das Gerinne wieder in Stand setzen und das Wasser zum Fließen bringen.

Was würde geschehen, wenn der Generator überdimensioniert wäre? Beispielsweise ist im Moment ein Generator mit 5,5 kW Leistung bei 1560 U/Min bei Ebay in der Versteigerung.

Mit freundlichen Grüßen

Damiano S. Nöthen

#4

Sehr geehrter Herr Nöthen,

gerne gebe ich Ihnen zu Ihren Fragen weiter Auskünfte. Bitte teilen Sie mir dazu Ihre Email-Adresse und Telefon-Nummer mit.

Mit freundlichen Grüßen

Helmut Lehner

[email protected]
Fon 027 22/ 57 88

#5

Sehr geehrter Herr Lehner,

vielen Dank für Ihr Angebot. Meine E-Mail-Adresse lautet [email protected]. Telefonisch erreichen Sie mich unter: 0761 6967143

Mit freundlichen Grüßen

Damiano S. Nöthen

#6

Wir haben bei 4Meter Gefälle und 300 Liter Durchfluss in der Sekunde 7,5 kW mit eine Durchströmturbine.
Wenn man jetzt einen Wirkungsgrad von 90% für die Turbine und 70-80% für das Wasserrad ansetzt müsste man die Leistung annähernd berechnen können.

Sorry for the delay

MfG
Thomas