Mina vattenkraftmöjligheter - högspänning?

[balltip]

Jag har inte skrivit något om vattenkraft förut men nu var det dags.

Tyvärr har vi ingen bäck i direkt anslutning till huset men det finns i närheten - på två håll. Eller ja... närheten och närheten. Till det större vattendragen är det ungefär 250 meter och till det mindre 400-450. Det större har jag ingen del av i just vid själva fallet (men känner de båda som har rätten till kraften i fallet) men har markgräns strax nedanför. Det mindre vattendraget är vårt eget på egen mark.

Det finns ju fördelar och nackdelar i båda fallen och jag har enbart börjat fundera i banorna med vattenkraft. Nackdelen som är gemensam för båda anläggningarna är naturligtvis avståndet och stavas kabelförluster!

Fördelarna är ju uppenbara - tillgång på kraft även när vädret är som idag dvs. småregnigt och vindstilla.

För att visa på vårat eget vattenfall tog jag lite bilder för en stund sedan när vi gick på promenad. Över en sträcka på ungefär 50 meter är det en höjdskillnad på kanske 10-12 meter.

DSCN8772.JPG (141.09 KB) Visad 5976 gånger

Som synes så delar bäcken på sig i två. Det har legat en skaltkvarn på platsen så vattentrycket borde räcka till för både det ena och det andra. Nedanför den lilla "ö" som bildas går bäcken ihop igen.


Nedre bilden visar på bäcken innan den delar sig. Här någonstans eller strax ovanför vore det enkelt att göra en avledning till ett grovt rör eller liknande. På sommaren rinner det dessutom mindre med vatten jämfört med nu så arbete med rördragning borde kunna ske ganska problemfritt.

DSCN8773.JPG (139.01 KB) Visad 5961 gånger

Men problemet är som alltid det här med kabelförluster. Det är då ett elände att det är så långt till bäcken! I detta fallet måste en lösning med produktion av högspänning vara intressant. Finns det sådana lösningar på marknaden? 400V generatorer för småskalig vattenkraft kanske är vanligare än vad jag tror? (Ja, jag ska googla lite på egen hand.)

Någon eftermiddag knallar jag ner till det större vattendraget och tar lite bilder där också. Vattenflödet är nog 4-5 gånger så stort som i vår privata bäck men då kommer "problemet" med att köpa in sig med i bilden. Eget är roligast (tror jag) men det är klart att det vore bra att gå in i ett mer "storskaligt" projekt i samarbete med några andra! Dessutom är det trevliga personer så något egentligt problem är det ju inte - mer än ifall de vill ha med mig i det hela eller inte!

[PowerMizer]

Hej!

Du har dolda energireserver på dina ägor!
Ska man utvinna kraft så är ju vattenkraft så "outstanding" att kabellängder och annat trivialt hamnar i skymundan. Och du: Jag föreslår att du genast glömmer allt vad vindsnurror och solpaneler (el) heter tills du har en fungerande vattenkraftsanläggning.

Jag tycker att det bara finns ett sätt att lösa problemen med kabellängden: en 3-fas 400VAC generator som matar huset direkt. Jag skulle satsa på det! Du behöver en varvtalsreglering, men det är små problem i sammanhanget.
För att se ett enkelt system så kan du kolla in "mixter's" bygge här.

Det är svårt att med ledning av bilderna avgöra hur mycket vatten som rinner, men mäta flödet grovt, utgå från att du räknat ut ett för högt flöde och räkna sen ut trolig effekt enligt:

Kod: Markera allt

fallhöjd(m) X flöde(m3/s) X 9 = effekt(kW)

Detta är en förenklad formel, men strunta nu i vad petimetrarna säger... Okej, "kvarnis1" är undantagen!

Om man nu antar att du har en tillgänglighet på 80% (20%, nästan 2,5 månad, stillestånd p.g.a. reparationer och annat) så kan du räkna ut årlig produktion enligt:

Kod: Markera allt

effekt(kW) X 24(h/dygn) X 365(d/år) X 0,8(tillgänglighet) = produktion(kWh)

Har du ett snittflöde på 250 liter/sekund och en fallhöjd på 9 meter så ger det ca: 140.000 kWh/år. Om en kWh kostar 1,30:- inkl alla tillägg så inser man hur mycket man har råd att lägga ut på kablar, rör och annat. Anläggningen kommer minst att hålla i 10 år, kanske 30...

BYGG!

[balltip]

Höh, det verkar nästan som att du insinuerar att jag borde göra något...

Jodå, det har börjat dyka upp massor med idéer i huvudet. Häromdagen fick jag ytterligare "vatten på in kvarn" då det damp ner ett litet brev från Vattenfall. Nätavgiften skulle visst höjas så att vi ska få ett säkrare och mer tillförlitligt elnät. Det var bara tal om några hundralappar i månaden...

Kan enkelt säga att det var det fel gubbe att skicka brev till!!! Jävl..s!

Men det blir ibland väldigt torrt i bäcken (torra somrar) så jag kommer inte lägga sol och vindkraft helt på hyllan men du har säkert rätt i att det här borde vara prioritering nummer ett.

[balltip]

För första gången så har jag mätt upp fallhöjd och fallängd med mer än ögonmåttet. Som mest skulle jag kunna få ut ungefär 11 meter i fallhöjd på en sträcka om 65 meter. För att vara "realistisk" rundar jag av siffrorna till 10 respektive 55 meter för att se vad det skulle kunna ge enligt formlerna ovan.

Det går nog bra mycket mindre än 250 liter i sekunden men jag kan verkligen inte bedöma hur mycket. Dock tror jag aldrig att det är så mycket som 250 liter, snarare 100 eller så. Min *gissning* för att försöka vara realistisk blir att det strömmar fram ungefär 75 liter per sekund med nuvarande vattenflöde.

Då så:
10 x 0.075 x 9 = 6,75kWh

Fortsatt beräkning blir:

6,75 x 24 x 365 x 0,8 = 47.304kWh/år

Hållbarhet på anläggningen beräknas till 15 år vilket ger 709.560 kWh

Multiplicerat med 1,30kr blir det 922.428kr.

Men jag har säkert fel om vattenfödet, det är nog bara 45 l/s och då blir beräkningen 4kWh, per år 28.000kWh och på 15 år 420.000 kWh eller 546.000kr.

Det borde väl gå att bygga ett 10kW (lika bra att ta till) vattenkraftverk för under 200000? Som jag ser det behövs "enbart" ett lämpligt rör, en turbin, nå´t som styr det hela, lite järnskrot och en jäkla massa kabel som räcker fram till huset! Jäkla massa - 500 meter för att vara mer exakt. I datorn finns ett kul program som heter Digimizer och med det är det lätt att ta fram sträckor på ett fotografi oavsett skala. Det är 484 meter om jag inte går fågelvägen utan följer naturen.

[kvarnis1]

Har du runt 10 meters fallhöjd är turgoturbinen inte så dum. Den är enkel att bygga med de "skopor" som du kan läsa om här:
http://www.h-hydro.com/
De blå och orange finns i Sverige hos:
http://www.cargo-kraft.se/

Här hittar du en excelfil för beräkning:
http://h-hydro.com/turgo.xls

Med orange skovlar: 10 meter, pitchdiameter 200 mm med 4 st 26 mm munstycken ger ca 2,3 kW turbineffekt vid 28 l/s och 636 rpm. Lite lågt men det går att klämma in fler munstycken och även fler löphjul. En ganska billig och enkel turbin. Med kulventiler på resp. munstycke går flödet att reglera inom ett stort område. Dessa turbiner är perfekta för hemmabygge. En hemmabyggd francis eller kaplanturbin är betydligt mer komplicerad.

Apropå produktionssiffror. En enkel tumregel är att räkna fram medelvattenföringseffekten x 24 x 365 och sedan ta ca 60% av detta så får man en utgångssiffra. Så 10x0,045x9,81=4,4 kW x 24 x 365 x 0,6 = 23000 kWh. Men beroende på vattendragets karaktär, andelen sjöareal, eventuella regleringar kan dessa siffror både ökas och minskas.

Bra synkrongeneratorer (italienska Mecc Alte) för både 1-fas 230V och 3-fas 400V hittar du här:
http://www.busck.se/

Men innan du räknar för mycket se till att göra en så noggrann mätning som möjligt av flödet, annars kan slutresultatet bli helt fel. Har du följt detta vattendrag under flera år? Torkar det ut helt på sommaren? Är det stora flödesvariationer?

/Ola

[Tompaiuppsala]

Wow!
Det är inte av en slump Ola kallar sig kvarnis Här finns kunskaper. Kul.

[balltip]

Tack för svaret Ola!

Då ska jag försöka svara på den/de frågor som jag har svaren på, nämligen vattendraget!

Det är en ganska strid bäck höst till vår, som aldrig torkar ut helt men som är väldigt liten på sommaren. Som den flödar just nu ligger den på ungefär 80% av maxflödet (detta är min "känsla" men jag tror att uppskattningen är tämligen exakt) och håller ungefär samma flöde under cirka 6-7 månader om året. Under november-januari har bäcken intensivare flöde än i dagsläget under förutsättning att det inte fryser till. Under maj- juli är flödet lågt, men bäcken är aldrig helt torr. Dock tror jag inte att det går att få ut användbar effekt under just juni-juli. Detta "vet" jag sedan 15 år tillbaka.
Min uppskattning på 75 l/s i dagsläget kommer från en enkel observation vid en del av bäcken som håller ungefär 6dm2 tvärsnittsarea. Om en liten pinne (jodu, det här är vetenskapligt!) släpps ner i vattnet hinner den ungefär 1,2-1,4 meter på en sekund. Medelvärdet 1,3 ger 1,3 meter x 6dm2 x 1 sekund = 90 l/s. Jag föredrar dock att hålla siffrorna lite lägre och "nöjer" mig med 75 l/s.

Höjdskillnaden och avståndet har jag beräknat genom användning av 50 m måttband, vattenpass och tväräkta skogspinne...!

I korthet gick det till så här:
Jag ställde mig på en plats där jag stod ganska nära lutningens början. Vattenpasset placerades i våg och i ögonhöjd. Uppströms hade jag en punkt cirka 15 meter bort som var i våg med vattenpasset och i den nivån börjar bäcken rinna nedåt. Sedan vände jag blicken nedströms, fann ett lämpligt träd och siktade in höjden igen. Turligt nog fanns det en tydligt markerad gren just i våg med vattenpasset. Sedan var det "bara" att använda måttbandet och mäta sträckan. Höjden till grenen mättes med avancerad pinnmetod. Totalt kan jag få ut 11 meter fallhöjd (möjligtvis ytterligare någon meter om jag placerar utloppet riktigt lågt) över en sträcka om 65 meter. Ännu mer fallhöjd kan fås, men då ökar rör/slanglängd med ytterligare 20-30 meter (kanske värt det trots allt, då effekten ökar och både vattenbehovet samt avståndet till huset minskar).

Om jag då använder kalkylatorn med följande siffror: 4 dysor, 40mm per dysa, 11 meter fallhöjd så får jag 70,2 l/s samt 5,5kW effekt från generatorn. Kanske en glädjekalkyl under de torra månaderna men under höst/vinter/vår under de senaste åren så har det runnit mycket vatten i den där bäcken!

Ditt inlägg har givit mig en hel del att fundera på, det måste jag säga. Allt över 4kW känns som något värt att fundera vidare på och kan jag finna ytterligare någon meters fallhöjd så ökar generatoreffekten med hela 800W mellan 11 resp. 12 meter fall. Detta med en vattenökning om endast 3,1 l/s.

Nu har jag en liten principiell konstruktionsfråga!
Skulle det i princip räcka med en grov slang (om det nu finns så grov slang) eller pvc-rör om ungefär 160mm från fallhöjdens början ner till generatorn, eller behövs det mer avancerade lösningar?
Till det hela kommer naturligtvis även en mindre fördämning, men bäckens lopp är sådant att fördämningen kan åstakommas med hjälp av traktor och ungefär 2 timmars arbete...!
Till glädjeämnet hör också att det inte finns tillstymelsen till fisk i bäcken.

[mixter]

hej där nu blir man ju avis jag har bara 1.4 m i höjd men det går ju ändå och nu när priser rasar i höjden så finns det energi i alla bäckar små.. klart du ska ge det en chans, jag kör in ca 280 W/ timme, 1800kwh/ år tror jag i nu läget men ska förhoppningsvis öka till det tredubbla till nästa vår då mitt andra verk är fullbordat. och då ska jag försöka driva en eller två luft / luft (värmepumpa)

[balltip]

Mixter - du har ett fungerande kraftverk!

Jag har en bäckravin, 500 meter från huset. That´s it. Enbart kabelkostnaden landar någonstans mellan 30-60.000.-
och då är inte en endaste watt producerad...

[kvarnis1]

Om man räknar på 11 meters fall, 65 meter tub och 70 l/s behöver du en tub på 250-300 mm (54 cm fallförlust med 250 mm och 22 cm med 300 mm). Kan du gräva ner tuben eller måste den ligga öppet? Vägtrummor i plast fungerar bra på lägre fallhöjder, men 11 meter kanske är att utmana ödet... Men det finns även tryckvattenledningar i plast som fungerar.

Däremot kan du inte ha 40 mm munstycken till de orange skovlarna, max rekommenderat är 34 mm. Ska du köra mera vatten får du gå på de större skovlarna som klarar 50 och 65 mm men då dessa är i rostfritt blir de mycket dyrare.

Kör du med 6 st 34 mm munstycken (det går men det blir trångt) kan du köra igenom 76 l/s vid 11 m. Då borde du hamna på 5-6 kW beroende på verkningsgrad på remtransmission och generator. Med 6 munstycken kan du ju variera flödet i sex steg från 12,7-76 l/s.

Tänk på att dammen inte får vara för liten. Faller vattnet in i dammen med hög hastighet och vattnet inte får tid att lugna ner sig bildas det iskristaller (iskravning) som sätter igen intagsgallret. Idealet är att vattenhastigheten är så låg att isen kan lägga sig på dammen, då blir det oftast inga problem med iskravning.

/Ola

[kvarnis1]

En liten fundering vad det gäller kabel och förluster. De flesta kablar är ju godkända för 1000V. En transformator 220(400)/1000 V i ena änden och 1000/220(400) V i andra änden...
Men frågan är om det är tillåtet...
/Ola

[PowerMizer]

Nu satt jag och tvärräknade på 6 kW 3-fas och 500 meter. Tror det blir under 900W i förluster (vid full belastning, 6 kW) med en EKKJ 3X6/6...

Frågan är om man ska strunta i förlusten, bara... Priset för den kabeln är ca 20:-/m (~10.000:-/500m).
EKKJ 3X10/10 kostar ca 30:-/m (~15.000:-/500m), och då sjunker förlusten till under 60W...
EXEMPELLÄNK

Kan man justera utspänningen på generatorn till 240 V så kommer spänningen vid huset (om du anv. EKKJ 3X6/6) att variera mellan 240 V (ingen belastning) och 210 V (6 kW belastning). Det är en variation under +/- 10%!! Vad garanterar din nuvarande elleverantör?? Okej, det tillkommer spänningsvariationen som generatorn orsakar (2-5% beroende på generator), men ändå?!

MeccAlte:

SPÄNNINGSREGLERING
ECO 3-serien är försedd med elektronisk spänningsregulator typ SR7/1. Spänningsnoggrannheten är ± 2 % oberoende av effektfaktor och med en varvtalsvariation på -10 % till +30 % av nominellt varvtal.
Spänningen kan justeras genom att ändra inställningen på potentiometern på spänningsregulatorn eller på en separat potentiometer på 100kohm ansluten till spänningsregulatorn. ECO 3 kan även förses med en regulator av typ UVR6 (se beskrivning av typ ECO). Om märklast inkopplas då generatorn går obelastad och med märkvarvtal är det transienta spänningsfallet mindre än 15 % och återhämtningstiden är mindre än 0,2 sekunder till en max avvikelse på ±3 % på nominell spänning.

Har du tur så kan du komma över billigare kabel via kontakter/annonser... Dom är lätta att skarva också; 4 gula skarvhylsor och 2 rullar eltape så klarar den både tjäle och vårvatten. Är man osäker så är vulktape eller gjuthartsskarvar kanske bättre... Jag skarvade mina 5 stumpar (tot. 90 m) till verkstaden med bara eltape.


HJFF1969: Har jag räknat rätt, eller missade jag någon lektion??

[balltip]

Jag måste få tacka för alla bra inlägg!

För mig så råder det nästan sensorisk överbelastning för tillfället - det blir så när både ämnet, tankebanorna och tekniken är helt ny (för mig)!

...oj vad många infallsvinklar jag har nu!

Igår pratade jag med en kompis (elektriker) om att köpa kabel genom hans firma och det skulle nog inte vara några problem. Han antydde samma sak ang. kabeln som du gjorde PM, nämligen att jag nog kan gå ner i dimension och helt enkelt ta lite förluster och komma mycket billigare undan. Det tyckte jag lät väldigt trevligt! Å andra sidan så är kabeln en engångsutgift så kanske att det är lika bra att ta till en smula. Koppar lär knappast bli billigare i framtiden och då kanske man ska klämma ut så mycket som möjligt prestandamässigt?

Kvarnis, det var otroligt intressant det du nämner om dammstorlek, rördimension och isbildning!
Vid vilka temperaturer finns det risk för att iskristaller bildas i insuget? Är det ett problem redan från 8-10 plusgrader eller ännu varmare?
Rördimensioneringen hade jag ingen aning om, i min vildaste fantasi så tänkte jag mig att cirka 20cm borde vara nog men nu förstår jag att det måste bli grövre än så och det är värdefull information som jag verkligen måste ha med mig i planeringen! Jag kan nog inte gräva ner röret då terrängen är väldigt stenig just i anslutning till bäckfåran. Men jag kan mycket väl ha fel på den punkten då en annan kamrat råkar ha en grävmaskin och är ganska händig med att hantera den...
Vad jag väremot nog vill försöka är att så långt möjligt behålla den befintliga bäckfåran för att leda bort överflödsvatten från dammen.

Det känns som att första logiska steg är att forska i vilka tillstånd jag behöver för att genomföra ett sådant här bygge. Det vore lite komiskt om jag har planeringen klar men att det hela stupar på att jag inte får lov att genomföra projektet.

[kvarnis1]

Iskristaller får du oftast när det slår om från plus till minusgrader. Jag vet en del som stänger av sina kraftverk då och låter isen lägga sig på dammen innan de startar igen.

Tillstånd är en komplicerad procedur. För att söka vattendom kan det kosta omkring 100.000:- eller mer om man har otur. Två exempel:

En person skulle återuppbygga sin farfars gamla bykraftverk, länsstyrelsen kom och gjorde inspektion när han börjat bygga... Detta innebär att han åker på att söka en vattendom med tillhörande MKB, undersökningar m.m. Motparter kan överklaga och protestera utan att det kostar dom något. Vattendomen stannar nog inte under 100.000:-...

Ett annat fall där effekt och fallhöjd skulle ökas söktes ny vattendom. Denna överklagades av en privatperson som fick med sig Svenska naturskyddsföreningen som har kampanjen "Inte en droppe till" och inte vill ha fler vattenkraftverk. Hela processen med överklaganden och nya undersökningar tog sex år och kostade över 300.000:- i direkta kostnader (räntekostnader och förlorad intäkt inte medräknat).

Du får se upp för följande "motståndare": Svenska naturskyddsföreningen, sportfiskarna, avundssjuka grannar...

/Ola

[balltip]

Jag har tagit första kontakten med länsstyrelsen idag och det här kan bli jobbigt...

Länsstyrelsen är min *motpart* i ärendet, tillsammans med ALLA som kan, lite snabbt och lätt, göra sig en egen uppfattning om det hela - av avundsjuka eller andra orsaker.

Men så långt som det är kostnadsfritt tänker jag ta det hela, även om det blir en ganska seg process bara det!