Ämne: Var köpa enkelt litet vattenhjul?

[TimPellet]

Vi har ett litet 75cm vattenfall på tomten som borde kunna ge från några hundra watt till någon kW beroende på tid på året.

Finns det någonstans man kan köpa ett litet vattenhjul för att utnyttja kraften till att driva en generator?

Det rör sig ju om så små krafter att det borde fungera bra med ett kraftigt hjul i plast eller till och med ett prydnadshjul i trä. Alla tips emotages tacksamt.

Tim

[Kall Kyl]

Vi har ett litet 75cm vattenfall på tomten som borde kunna ge från några hundra watt till någon kW beroende på tid på året.

Har du räknat på det? För varje kubikmeter vatten som faller ,75m frigörs ca 7500J, dvs 2Wh. För att få ut en kW med en generator utan förluster måste det alltså rinna 500m² per timme. Är det ett litet vattenfall?
mvh

[Hempularen]

Jag har ett vattenhjul och i vinter ska jag bygga ett nytt och bättre, kanske två om du köper det ena.   

Med 75 cm fallhöjd och ett flöde på 50 liter/sekund bör du få ut drygt 200 watt, men använd gärna min kalkylator för att räkna på det hela (24volt.eu/underfallshjul.php (använd den högra kalkylatorn för underfallshjul med fallhöjd). Det som vore bäst för dig är kanske ett bröstfalls-, eller överfallshjul (hjulet blir inte så stort då) och för att räkna på ett sådana kan du använda samma kalkylator, höj bara verkningsgraden en aning, kanske runt 80%. Båda dessa hjultyper kan nå en verkningsgrad över 90%, men vill man vara riktigt realistisk vid sina beräkningar bör man räkna med en total verkningsgrad runt 50% för hjul, remdrivning och generator.

[Kall Kyl]

Hej Hempularen,

Kan man få så hög verkningsgrad på så litet hjul? Coolt.  Thumbsup
5kWh per dygn är ju ungefär lika mycket som jag får på mina solfångare i snitt!
Antar att vi får höra mer om detta?

Men jag undrar ...  Hur mycket är egentligen 50 liter/s? Är det ungefär som bilden i din avatar?

mvh

[TimPellet]

Hej!

Avataren är lite liten för att jag skall kunna gissa men jag har nog runt en hundra liter per sekund i min bäck och den är lite semistor. Tänk dig en bäck som det skulle kunna finnas riktigt små fiskar. Det bildas altså sträckor med små dammar där lutningen försvinner.

Jag hade först tänkt tänkt mig ett överfalls hjul, det känns lätare och klassiskt estetiskt. Skulle det vara uppenbart bättre med någon annan typ av hjul eller är vi ute på marginalerna och rör oss?

Hempularen, klart jag köper ett av hjulen men du såg väll att jag letar efter ett hjul i prisklassen plast/prydnad. Jag vill altså nu till en början bara göra en väldigt enkel uppsättning för att komma igång med något. Först när "något" är på plats blir det bli aktuellt med att knåpa ihop något eget eller köpa något bra.

Du skall inte sälja ditt gamla hjul nu när du bygger ett nytt?

[Rdx]

HAvataren är lite liten för att jag skall kunna gissa

Kolla in hans häftiga hemsida på http://www.24volt.eu/vattenhjul.php

[TimPellet]

Ja den är riktigt nice hemsidan!

Det enda som saknas är en liten knapp för "Köp enkelt litet vattenhjul"

Ingen som har någon ide annars på någon annan manick som har något vattenhjulsliknande i sig? Typ någon viss pump eller centrifug av något slag.

Tim

[Hempularen]

Kall Kyl, 90% är väl kanske inte vad man uppnår med ett vattenhjul man gör hemma i garaget, men man har nådde runt 90% verkningsgrad vid tester på ett universitet med små bröstfallshjul (1 m i diameter). 75% är däremot realistiskt, tror jag och hjulet på bilden i avataren har en verkningsgrad runt 55%, men mitt hjul har en hel del brister.

TimPellet, det kanske dyker upp en köpknapp så småningom, det vet man aldrig. 
Mitt eget hjul är inte mycket att ha för skovlarna har gått sönder och jag kanske inte bygger ett helt nytt hjul. Eventuellt lagar jag upp det och sätter dit skovlar i glasfiber istället.

Sedan vill jag tacka Ridax och TimPellet för de vackra orden om hemsidan. 

[Kall Kyl]

Kall Kyl, 90% är väl kanske inte vad man uppnår med ett vattenhjul man gör hemma i garaget, men man har nådde runt 90% verkningsgrad vid tester på ett universitet med små bröstfallshjul (1 m i diameter). 75% är däremot realistiskt, tror jag och hjulet på bilden i avataren har en verkningsgrad runt 55%, men mitt hjul har en hel del brister.

Å jag som trodde att 50% var högt räknat. 15% hade jag gissat. Där ser man.
mvh

[Hempularen]

Här kommer lite kort info om vattenhjul, Kall Kyl. 

15% gällde fram till år 1824 när den franske matematikern Jean Victor Poncelet konstruerade en helt ny typ av underfallshjul med vilket han nådde en verkningsgrad på fantastiska 65%. I och för sig hade man redan före 1824 nått 30% verkningsgrad, men där gick den tidigare gränsen för underfallshjul.
Poncelet var väl den som öppnade dörren för ett nytt tänkande när det gällde vattenhjul och sedan gick utvecklingen fort framåt med liggande vattenhjul och 1849 kom francisturbinen. På 1870-talet såg en gruvarbetare vid namn Pelton att ett vattenhjul i en gruva inte uppförde sig som andra vattenhjul sedan det blivit fel på det. Detta gav Pelton en idé och jag vill minnas att det var år 1879 som han patenterade sin första turbin. Nu vet jag inte om minnet sviker mig, men kaplanturbinen kan vara vår modernaste turbin och den bör i så fall vara konstruerad någon gång på 1910-talet. Ossberger och bankiturbinen dök också upp vid den tidpunkten och vem som egentligen konstruerade cross flow-turbinen råder det delade meningar om, men alla moderna turbiner är i alla fall konstruerade före 1922.

Om vi återvänder till vattenhjulen och underfallshjulen, så var det en schweizare vid namn Zuppinger som också tänkte till under mitten av 1800-talet. Före Poncelet´s underfallshjul från 1824 utnyttjade underfallshjulen endast vattnets kinetiska energi och det är också förklaringen till den låga verkningsgraden hos äldre hjul (av underfallstyp). Zuppinger konstruerade däremot ett underfallshjul som enbart utnyttjade vattnets potentiella energi och nu nådde man en verkningsgrad på 75%, eller mer. Vid ett universitet mätte man verkningsgraden på ett mer än 100 år gammalt Zuppinger-hjul till 76%, trots stort slitage med slitna lager och ett spel mellan hjul och väggar på 5 centimeter.

På sina håll i världen har vattenhjulen åter kommit tillbaka, men nu används de för elproduktion. Tyska Bega Wasserkraft kör med zuppingerhjul (som andra tyska tillverkare) och de uppger den totala verkningsgraden, efter växel och generator till 65-70%. Amerikanska Fitz Waterwheel säger att verkningsgraden hos deras hjul (enligt Poncelets design) har en verkningsgrad uppemot 89% och att ett hemtillverkat hjul mycket väl kan ligga runt 75%. Visst är steget från 65 till 89 procent stort, men Poncelet själv var hänvisad till trä som material (vill jag minnas) och tillverkar man istället hjulen av stål, med snäva toleranser, finns en hel del att vinna. Rent teoretisk hade Poncelet lyckats så bra med sin konstruktion att verkningsgraden skulle kunna ligga mycket nära 100%, men förluster är oundvikliga och kunde Poncelet pressa 65% ur sitt trähjul (ibland nämns även 75% från vissa av dåtidens Poncelet-hjul), är det inte helt omöjligt att Fitz Waterwheel nått 89% med sina förfinade konstruktioner.

När det gäller överfallshjulen så har de alltid varit effektiva, för där utnyttjade man vattnets potentiella energi, även om man inte var medveten om det. Enligt de uppgifter jag har, är 93 procents verkningsgrad möjlig att nå för överfallshjul och samma siffra nämns vid laboratorietester av bröstfallshjul, men enbart vid ett visst flöde. I en större variation av flödet kan bröstfallshjulen hålla en ganska stabil verkningsgrad runt 87-89%.

Pontonhjulen som flyter på vatten, eller där vattnet endast strömmar under hjulet, alltså där fallhöjd in i hjulet helt saknas och där enbart vattnets kinetiska energi utnyttjas, där når man bara en verkningsgrad runt 15%, utan ränna. I och för sig tror jag att man lyckats nå 30% verkningsgrad för dessa hjul vid laboratorietester, men jag kan blanda ihop detta med hjulens teoretiska max (ca: 33%).

Det här blev väldigt kort om vattenhjul, nästan för kort. 

[TimPellet]

Grymt intressant information!

Du har för mycket fritid det ser ju jag

Frågan jag ställer mig är varför är underfalls-hjul så populära när det är så mycket bättre effektivitet på överfallshjul? Visst utnyttjar väll ett överfallshjul både den kinetiska och den potentiella energin väl?

En annan fråga, hur väl hanterar vattenhjul variationer i flöde? Kommer de att sluta generera energi när flödet faller till hälften eller kommer det generera hälften så mycket energi?


Tim

[Hempularen]

Ja, jag har för mycket fritid, på tok för mycket fritid.

Att underfallshjul är så populära beror nog på fallhöjden, som oftast inte är speciellt stor, men kommer man över 2 meter är det överfallshjul som gäller. Att tyskarna kör med underfallshjul med Zuppingers design torde nog bero på att dessa hjul är så snygga och att de därför också fungerar som turistattraktioner.

Nu är jag inte helt säker på att underfallshjul är vanligare än överfallshjul. Tittar man på de installationer som finns i Tyskland så tror jag att överfallshjulen är fler till antalet.

Nja, i och för sig tycker man att vattnet kommer med fart in i ett överfallshjul, men det är inte bästa sättet att ta tillvara energin. Det finns mer att utvinna ur vattnets potentiella, än ur dess kinetisk energi, så vad man försöker göra, är att fylla cellerna så högt upp på hjulet som möjligt och på ett sätt som gör att vattnet inte skvalpar och rinner ut.

Sedan är det en grej till på järnspettet. Har man en fallhöjd på två meter, eller mer, finns andra alternativ, som turbiner.

[Micc]

Det här forumet är fantastiskt! Det spelar nog ingen roll vad man tänker meka med så finns det någon här som redan är specialist¹⁰ på området! Förstår inte hur jag kunde leva tidigare!   /Micc

[chefren]

En kabeltrumma av plast eller trä går lätt att bygga om till ett vattenhjul, med lite tur kan du få en sådan gratis.
En fördel med bröstfalls eller överfallshjul är att det inte behövs något rensgaller som sätter sig igen, ev fiskar får åka "hiss" med i cellerna utan att komma till skada.

[Hempularen]

...glömde svara på det där med flödet.
Nej verkningsgraden halveras inte om flödet halveras. Verkningsgraden är ganska konstant och kan snarare stiga något vid lägre flöde. Effekten minskar naturligtvis om flödet minskar, men det är en annan sak.
Stryper man flödet ytterligare kommer man till en punkt där vattnet inte längre orkar driva runt hjulet p.g.a. friktion i lager o.s.v, men då får man strypa rejält. Vattenhjul har den fördelen att de är ganska okänsliga för varierande flöden och vattenstånd och det som kanske är allra minst känsligt är Poncelets hjul, där en vattenstråle från fördämningens underkant alltid träffar skovlarna i samma vinkel oavsett nivå.
Ritar man upp kurvan för verkningsgraden stiger den brant upp till sin maxnivå (ca: halva maximala flödet), för att sedan bara dala svagt till den nivå där maximalt flöde är beräknat.