Opleiding Energiemanagement / Elektromechanica — Vermogen van een waterkrachtcentrale

Schematisch overzicht
Stuwmeer Turbine + generator — P naar het net — η = — H = — m Q = — m³/s debiet door de persleiding
Turbine
Van water naar elektriciteit [vermogen per stap]
Bruto vermogen van het waterρ·g·Q·H
—
Na verlies in de persleidingHnetto = H·(1 − verlies)
—
Mechanisch vermogen op de as× ηturbine
—
Elektrisch vermogen aan de generator× ηgenerator
—
Vermogen naar het net× ηtransformator
—
Vermogen als functie van het debiet [kW]
Q = — m³/s
P bruto—
P naar net—
P bruto (ρ·g·Q·H)
P naar het net
Het vermogen is recht evenredig met het debiet: dubbel zoveel water geeft dubbel zoveel vermogen. De afstand tussen de twee lijnen zijn de verliezen.

Water

m
Hoogteverschil tussen het bovenwater en het onderwater van de centrale.
m³/s
1 m³/s = 1 000 l/s. Ter vergelijking: een badkuip is ca. 0,15 m³; de Maas bij Luik voert gemiddeld enkele honderden m³/s.
Coo-Trois-Ponts is een pompcentrale: hier rekent u enkel het turbineren door. De waarden zijn afgeronde ordes van grootte.

Turbine

Verliezen en rendementen

Verlies in persleiding5 %
Wrijving in leiding en rooster, uitgedrukt als % van de valhoogte. Standaard: 5 %.
Rendement turbine92 %
Rendement generator97 %
Standaard: 97 %. Grote generatoren halen meer dan 98 %.
Rendement transformator99 %
Standaard: 99 %. Hier hoeft u meestal niets te wijzigen.

Jaaropbrengst

Vollasturen per jaar4 500 h
Aantal uren per jaar op vol vermogen (gelijkwaardig). Een waterloop heeft niet altijd evenveel water. Standaard: 4 500 h (aanname).

Formules

Bruto vermogen van het water
P_bruto = ρ · g · Q · H
Netto valhoogte
H_netto = H · (1 − verlies)
Vermogen naar het net
P = η_t · η_g · η_tr · ρ · g · Q · H_netto
Jaaropbrengst
E = P · t_vollast
CO₂ = E · 0,144 kg/kWh (BE-mix 2023, VEKA)
ρ_water = 1 000 kg/m³
g = 9,81 m/s²
Vuistregel: P [kW] ≈ 8 · Q · H
—
Vermogen naar het net
[kW of MW]
—
Bruto vermogen water
[ρ·g·Q·H]
—
Totaal rendement
[%]
—
Jaaropbrengst
[kWh/jaar]
—
Gezinnen voorzien
[3 500 kWh/jaar per gezin]
Indicatieve berekening op basis van een constant werkpunt. In werkelijkheid verandert het rendement met de belasting (deellast) en het debiet in de tijd; de grenzen tussen de turbinetypes zijn richtwaarden.