タービンタイプ設置情報 / 出力計算


タービンタイプと設置環境の大まかな関係は表の通りです。
ペルトンタービンは落差が大きく水量が少ない環境条件で使用できます。
カプランタービンは水量が多く、落差が小さい条件で使用できます。
フランシスタービンはペルトンタービンとカプランタービンの中間の条件で使用できます。




出力計算式


水流の位置エネルギーによる出力は次の計算式で計算できます。

PH2O[W] = 9.81 x H[m] x Q[L/s]   (P:出力、H:落差、Q:流量)

出力の計算では、例えば機械的ロスや発電機によるロスのような水車(またはタービン)の非効率性を考慮しなければなりません。

これらのロスは効率定数[η]で表されます。水力発電機が小さければ小さいほどこれらのロスの影響は大きくなります。

ピコ水力発電機の[η]は約0.3〜0.5、マイクロ水力発電機の[η]は約0.8、巨大な水力発電機の[η]は約0.9です。

初期段階で大まかな出力値を知るためには次のような簡単な計算式を使用することができます。初期の検討においては多くの場合、この数値は検討に十分な数値と考えられます。

Pel[W] = 5 x H[m] x Q[L/s]

この計算式から同じ出力を得るためには水量が少ない場合には大きな落差、水量が多い場合には小さな落差が必要であることが分かります。

水流の運動エネルギーは通常、落差に相当する値「流速水頭」を使って計算されます。一般的には上記の計算式を使用するために「流速水頭」の値を使用します。

この「流速水頭」と呼ばれる値は次のように計算されます。

Hv[m] = v2[m2/s2] / 19.6

流れの最も一般的な速度は1〜2m/sでこれは「流速水頭」で10〜20cmに相当します。ほとんどのケースではこの数値は落差に比べてかなり小さく計算上は無視することができます。


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