Freyr - 01.04.2006, Page 36

Undirbúningur lítillar
vatnsaflsvirkjunar
í þessari grein er fjallað um aðferðir
sem hægt er að nota til þess að
meta afl og orkuframleiðslu lítillar
virkjunar. Á forstigum undirbúnings
virkjunar er áhersla lögð á að mæla
eða meta rennsli og fallhæð sem er
til ráðstöfunar en öll frekari hönnun
og útfærsla byggir á upplýsingum
um þessar stærðir.
VATNSAFL
Afl virkjunar ræðst af fallhæð og rennsli, en
orkuframleiðslan ræðst af aflinu. Þumal-
fingursregla er að afl virkjunar sé sjö sinnum
margfeldi fallhæðar og rennslis, m.ö.o.:
P = 7 • H • Q
Aflið, P, er mælt ( kW, fallhæðin H í m og
rennslið Q í m3/s (1 m3/s = 1000 l/s).
Dæmi: ef fallhæðin er 50 m og rennslið 100
l/s, þá er aflið:
P = 7 • 50 m • 0,1 m3/s = 35 kW.
Raforkuframleiðslan ræðst af því hve lengi
virkjunin er keyrð. Ef 35 kW virkjun er keyrð
undir fullu álagi í 8000 klukkustundir á ári
(svarar til u.þ.b. 11 mánaða) er raforku-
framleiðslan:
E = 8000 • P = 280.000 kWh á ári.
Raforkan, E, er mæld í kWh.
FALLHÆÐ
Fallhæðin er hæðarbreyting vatnsins sem
streymir í gegnum virkjunina. Nýtanleg fall-
hæð ræðst að nokkru leyti af útfærslu virkj-
unar, t.d. gerð hverfilsins, en á forstigum
undirbúningsins er hægt að gera ráð fyrir
að hún sé jöfn hæðarmuninum frá ætluðu
inntaki að ætluðu frárennsli. Fallhæðina er
hægt að mæla nákvæmlega með landmæl-
ingatækjum, en sem ágætis nálgun er hægt
að notast við göngu GPS-tæki eða loftþrýst-
ingsmæli.
RENNSLI
Rennsli er rúmmál vatns sem fer fram hjá
athugunarstað á tímaeiningu. Grunneining
þess er m3/s en l/s er einnig oft notað. I fern-
ingslaga rennu 1 m á kant, þar sem straum-
hraði er alls staðar jafn 1 m/s, er rennsli 1 m
• 1 m • 1 m/s = 1 m3/s sem jafngildir 1000
l/s (sjá mynd). í náttúrulegum ám breytist
rennslið stöðugt í takt við úrkomumagnið
sem fellur á vatnasvið eða úrkomusvæði
vatnsfallsins og getur sveiflast öfganna á
milli á skömmum tlma.
Upplýsingar um rennsli sem er til ráðstöf-
unar fyrir tiltekinn virkjunarkost eru sjaldan
tiltækar á forstigi undirbúnings, og því þarf
að byrja á að mæla rennslið. Þar sem renns-
lið er síbreytilegt er yfirleitt ekki nægjanlegt
að mæla það einu sinni heldur er fylgst með
því um nokkurt skeið, sumir segja tvö til
þrjú ér hið minnsta.
Ferningslaga renna, 1 m á kant, þar sem
straumhraði er 1 m/s og rennsli 1 mVs, sem
jafngildir 1000 l/s
IEftir Gunnar
Orra Gröndal
verkfræðing
MÆLISTlFLUR
í litlum ám og lækjum er best að mæla
rennsli með mælistíflu. Mælistífla er stífla
sem stjórnar vatnsborðshæðinni fyrir ofan
sig samkvæmt fyrir fram þekktu sambandi,
sem reiknað er út úr formúlum eða slegið
upp í töflum. Stiflunni er komið fyrir þar
sem farvegurinn er nokkurn veginn jafn
breiður þannig að það myndist sæmilega
lygnt lón fyrir ofan hana og vatnið streymi
auðveldlega burtu fyrir neðan. Mikilvægt er
að koma í veg fyrir leka undir og fram hjá
stíflunni. Helsta vandamál við að nota mæli-
stíflur er að það getur verið erfitt að smíða
þær og koma þeim fyrir. Þá geta þær orðið
fyrir skemmdum í vatnavöxtum. I ám þar
sem eru miklar sveiflur í rennsli mætti gera
ráð fyrir möguleika á því að opna leið fyrir
vatnið fram hjá eða i gegnum mælistífluna
í vatnavöxtum. Með þessu móti er hægt að
verja stífluna fyrir skemmdum, og það gerir
lítið til þótt ekki takist að mæla flóðvatnið
þar sem það nýtist hvort sem er ekki í virkj-
uninni.
Þvcrmál
Mælistífla með V-laga skarði sem getur
mælt rennsli á bilinu 5 l/s til 70 l/s (USGS
1982). Myndin sýnir einfalda mælistíflu,
plötu með V-laga skarði (USGS 1982), sem
getur mælt á bilinu 5 l/s - 70 l/s. Hægt er að
smíða þessa stíflu úrt.d. krossviði, skrúfa
hana við krossviðsrenning sem sökkul og
hliðarborð til stuðnings þannig að úr verði
nokkurs konar skúffa. Festa síðan bygging-
arplast á farvegsbotninn og láta það leggj-
ast að skúffunni straummegin frá og þann-
ig er stíflan þétt. Brúnirnar í skarðinu eru
gerðar hvassari með því að taka efni hlé-
megin af plötunni og núllpunktur kvarðans
er í nákvæmlega sömu hæð og kverkin
32
FREYR 04 2006