電験三種の水力発電出力

01　総落差から損失分を引く

総落差から損失分を引く

総落差Hから水路の損失水頭hを差し引くと、有効落差Hₑ＝H−hです。摩擦などによる水路の損失を引いた後のエネルギーが、水車で利用できる部分になります。

問題で最初から「⁠有⁠効⁠落⁠差⁠」が与えられているなら、同じ損失をもう一度引かないようにします。図の取水側・放水側の水位と、数値が何を表すかを対応させます。

02　出力式と単位をそろえる

出力式と単位をそろえる

流量Q[m³/s]、有効落差Hₑ[m]、水車効率ηₜ、発電機効率η_Gを用いると、発電出力P[kW]＝9.8QHₑηₜη_Gです。係数9.8は水の密度を約1,000 kg/m³、重力加速度を約9.8 m/s²として、WをkWへ換算した形です。

効率は割合で代入します。総合効率ηが既に水車と発電機を含むなら、ηₜやη_Gをさらに掛けません。何段階の損失を考慮した値かを欄外へ書きます。

03　流量と水量、出力と電力量

流量と水量、出力と電力量

一定流量が続く時間t[s]なら水量はQtです。一方、電力量をkWhで求めるなら、出力kWに掛ける時間はhです。秒と時間を同じ欄で扱わないでください。

04　逆算では求めたい量だけを残す

逆算では求めたい量だけを残す

必要流量ならQ＝P/(⁠9⁠.⁠8⁠H⁠ₑ⁠η⁠ₜ⁠η⁠_⁠G⁠)、有効落差ならHₑ＝P/(⁠9⁠.⁠8⁠Q⁠η⁠ₜ⁠η⁠_⁠G⁠)です。単位をそろえた後に式を変形し、効率を掛ける向き・割る向きを点検します。

水車形式や発電方式の全体像は発電の整理へ。燃料の投入から計算する火力の熱効率とは、入力エネルギーの形が違います。

よくある質問

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