Energia hydrauliczna jest dookoła nas: w rurach, kranach, zaworach, pompach, rzekach, chmurach, zbiornikach i oceanach, wystarczy to zobaczyć.
Do czego jest potrzebna energia hydrauliczna?
- Do wody w kranie
- Do centralnego ogrzewania
- Do tankowania samochodu
- Do produkcji prądu
- Do życia, do przepływu krwi i innych płynów
- itd. itd. itd.
Odpowiedź: energia hydrauliczna potrzebna jest zawsze i do wszystkiego.
Do „wyprodukowania” mocy hydraulicznej Ph potrzebnej do transportu cieczy, konieczna jest pompa i silnik (najczęściej elektryczny). Moc elektryczną pobieraną przez silnik z sieci Pel p obliczamy ze wzoru 1.
P_{el \ p} = {P_h \over \eta_p \cdot \eta_s} (1)
Ilość energii pobieranej z sieci Eel p, potrzebną do utrzymania przepływu w układzie w czasie t, obliczamy ze wzoru 2.
E_{el \ p} = P_{el \ p} \cdot t (2)
Koszt energii pobieranej z sieci Kel w czasie t, obliczamy ze wzoru 3.
K_{el} = E_{el \ p} \cdot C_{je \ z} (3)
Po uwzględnieniu wzorów 1, 2 i 3 koszt zakupu energii elektrycznej do wytworzenia energii hydraulicznej określa wzór 4.
K_{el \ z} = {P_h \over \eta_p \cdot \eta_s} \cdot t \cdot C_{je \ z} (4)
Do „wyprodukowania” mocy elektrycznej Pel o ze źródła o mocy hydraulicznej Ph, konieczna jest turbina i generator. Moc elektryczną oddawaną przez generator do sieci Pel o obliczamy ze wzoru 5.
P_{el \ o} = {P_h \cdot \eta_t \cdot \eta_g} (5)
Ilość energii elektrycznej oddawanej do sieci Eel o, w czasie t, obliczamy ze wzoru 6.
E_{el \ o} = P_{el \ o} \cdot t (6)
Dochód ze sprzedaży energii elektrycznej oddawanej do sieci Del obliczamy ze wzoru 7.
D_{el} = E_{el \ o} \cdot C_{je \ s} (7)
Po uwzględnieniu wzorów 5, 6 i 7 dochód ze sprzedaży energii elektrycznej określa wzór 8.
D_{el} = P_h \cdot \eta_t \cdot \eta_g \cdot t \cdot C_{je \ s} (8)
Ph - moc hydrauliczna Pel p - moc elektryczna "pobierana" z sieci Pel o - moc elektryczna "oddawana" do sieci t - czas Eh - energia hydrauliczna Eel p - energia elektryczna pobrana z sieci Eel o - energia elektryczna oddana do sieci ηp - sprawność pompy ηs - sprawność silnika (np. elektrycznego) ηt - sprawność turbiny ηg - sprawność generatora Cje z - cena energii przy zakupie Cje s - cena energii przy sprzedaży Kel - koszt energii elektrycznej pobranej z sieci Del - dochód ze sprzedaży energii elektrycznej oddanej do sieci
Rys.1. Porównanie kosztu zakupu i zysku ze sprzedaży energii hydraulicznej
Przykład
W układzie pompowym generowane są nieuzasadnione straty hydrauliczne o mocy 10kW. Ile można rocznie zaoszczędzić przez wyeliminowanie tych strat lub ile można „zarobić” zamieniając energię hydrauliczną z powrotem na elektryczną.
Dane
- Ph = 10 kW
- t = 1 godz.
- ηp = 0,66 – sprawność pompy
- ηs = 0,9 – sprawność silnika elektrycznego
- ηt = 0,75 – sprawność turbiny
- ηg = 0,9 – sprawność generatora
- Cje z = 0,7 PLN/kWh
- Cje s = 0,35 PLN/kWh
Obliczenia
Moc elektryczna pobierana przez silnik z sieci Pel p na podstawie wzoru 1 wynosi:
P_{el \ p} = {10 \over 0,66 \cdot 0,9} = 16,8 \ kW
Koszt zakupu energii elektrycznej w ciągu 1 godziny na podstawie wzoru 4 wynosi:
K_{el \ z} = {10 \over 0,66 \cdot 0,9} \cdot 1 \cdot 0,7 = 11,8 \ PLN
Moc elektryczna oddawana przez generator do sieci Pel o na podstawie wzoru 5 wynosi:
P_{el \ o} = {10 \cdot 0,75 \cdot 0,9} = 6,75 \ kW
Dochód ze sprzedaży energii elektrycznej na podstawie wzoru 8 wynosi:
D_{el} = 10 \cdot 0,75 \cdot 0,9 \cdot t \cdot 0,35 = 2,36 \ PLN
Relacja mocy pobieranej do mocy oddawanej wynosi:
{P_{el \ p} \over P_{el \ p}}= {16,8 \over 6,75} = 2,5
Relacja kosztów nieuzasadnionych strat w układzie do dochodów ze sprzedaży odzyskanej energii wynosi:
{K_{el} \over D_{el}}= {11,8 \over 2,36} = 5
W tabeli 1 podano szacunki poniesionych strat i potencjalnych dochodów w różnych okresach rozliczeniowych.
Tab.1. Straty i zyski odpowiadające 10 kW mocy hydraulicznej
Tab.1. Straty i zyski odpowiadające 10 kW mocy hydraulicznej
PAMIĘTAJ
- Przy szacowaniu strat dolicz sprawność pompy i silnika
- Przy szacowaniu zysków odlicz sprawność turbiny i generatora
- Zmniejszenie strat jest 2,5 razy efektywniejsze niż odzysk energii
- Koszty strat są 5 razy większe niż dochody z jej odzysku
- Za nieuzasadnioną stratę w układzie o mocy 10 kW, rocznie zapłacisz ok. 100 000 zł.
- Na źródle o mocy hydraulicznej 10 kW, rocznie możemy zarobić ok. 20 000 zł.
WARTO SPRAWDZIĆ:
- Moc hydrauliczna
- Obliczenia strat miejscowych
- Obliczenia strat liniowych
- Kalkulator Mocy Hydraulicznej 01
- Kalkulator Oporów Przepływu 06