2.feb.2005, kl.03:57

Vattenhjul för minikraftverk

Hej! Jag undrar om ni har några bra tips på hur jag bäst kan lösa några problem. Min avsikt är att bygga ett minikraftverk i ett mindre vattendrag och jag tänkte använda mig av ett vattenhjul av underfallstyp och modern design (för bästa tänkbara verkningsgrad). Generatorn ska jag också bygga själv, förmodligen av bromsskivorna från min gamla Volvo, effektiva magneter och spolar som jag lindar själv.

Så här ser det ut:
Jag har en sommarstuga vid en sjö och bara en liten bit från stugan mynnar sjön ut i en å. Vid utloppet finns en liten fördämning som skapar en fallhöjd på 20 centimeter. Fördämningen är gjord av större stenar som lagts ut i ån med visst mellanrum så att fiskarna kan simma mellan dem. Nu talar man om att höja sjön ytterligare 10-20 centimeter och i så fall bör fallhöjden hamna runt 30-40 centimeter. Även om mitt kraftverk inte ger någon större effekt är det här något jag vill göra eftersom mitt behov av el har skapat ett intresse för det här.

Mängden vatten som rinner i ån är svår att uppskatta och den varierar kraftigt under vår, sommar och höst. Variationer på 0,5 meter mellan högsta och lägsta nivå är inte ovanliga. Min avsikt är att bara utnyttja en liten del av vattnet och lämna resten till fiskarna. Platsen jag valt för mitt "kraftverksbygge" har en passage på ca: en meter (mellan en av stenarna och stranden). Under torra sommarperioder är djupet endast 20 centimeter i själva passagen och under regnigare perioder, 40-70 centimeter. Nivåskillnaden mellan sjön och ån, alltså fallhöjden vid passagen ändras knappast något alls, vattnet rinner bara med större hastighet, vilken kan variera från 0,5 - 3 meter/sekund, beroende på hur mycket det regnat.

Där min stuga ligger är det ljust dygnet runt sommartid, så det gör inte så mycket att ån nästan sinar under den ljusa perioden, men lite extra energi till det solpanelen redan ger vore inte fel. Eftersom jag mer eller mindre bor i sommarstugan under årets snöfria månader har också behovet av el ökat och den solpanel jag har (100 W) räcker inte till. "Två hål i väggen" är inte att tänka på eftersom avståndet till närmaste transformator gör att installationen kostar runt 200.000 kronor.

För att återgå till problemet, så har jag alltså inte mycket till fallhöjd och inget större flöde i liter/sekund. Om jag räknar med minsta tänkbara resurser, 0,2 meters fallhöjd och ett flöde runt 50 liter/sekund, får jag enligt den formel Leafar presenterade (P = H x Q x 8), en effekt runt 80 W. Av dessa 80 W försvinner hälften i förluster (i bästa fall) genom turbin och generator och kvar har jag 40 W. I mitt fall kan det heller inte bli tal om någon turbin utan ett vattenhjul av underfallstyp och i bästa fall har ett sådant en verkningsgrad runt 75 procent, har jag läst. Jag tycker dock att det är värt ett försök eftersom det kan finnas rikligt med vatten i ån under höstarna (10-20 ggr så mycket om under torra sommarmånader).

Generatorn tänkte jag bygga enligt de modeller man använder sig av i vindkraftskretsar, alltså med magneter fastsatta på stålplattor, eller bromsskivor från bilar. Om det hela lyckas återstår ett problem, att transportera elen 80 meter till mitt hus, utan att allt förloras i förluster på väg dit. Låg spänning innebär hög ström, vilket i sin tur kräver kabel med stor area och sådan är dyr. Jag tror meterpriset ligger runt 150 kronor för 50 kvadrataren och då kommer jag ändå att ha spänningsförluster.

Vad jag vet bör laddspänningen till ett 12-voltsbatteri ligga runt 13,4-13,8 volt och aldrig under 12,6 volt - Stämmer det och hur löser jag det i så fall? Genom att linda generatorn så att den ger högre spänning, exempelvis 48 volt, sjunker strömstyrkan och därmed kan jag använda mig av klenare kabel. Dessutom kan man tillåta en del förluster eftersom tillräckligt spänning ändå kommer att finnas framme vid huset och batterierna.

Vattenhjulet kommer att snurra ganska sakta, men konstruktionen ska förhoppningsvis ge ett "stort" vridande moment. Att växla upp hastigheten med en växellåda ger förluster i sig, men blir dessa så stora att det vid tillräckligt hög uppväxling inte finns någon effekt kvar att driva generatorn? Att bygga en riktigt lågvarvig generator blir dyrt, för om jag förstått det hela rätt måste generatorns diameter ökas, med fler magneter, för att ändå hålla en relativt hög hastighet när magneter passerar spolar.

När jag fått det här att fungera då blir ett vindkraftverk mitt nästa projekt och som sagt, har ni förslag och goda råd angående detta är jag tacksam. Finns det andra som sysslar med något liknande vore det kul om ni ville berätta om det, eller om ni känner till några svenska hemsidor som har att göra med vind- och vattenkraft i litet format.