물의 성찬 [ 호주 저낙차 오지 가정용 초초소수력]

[세옹지마]

물의 성찬

(설치된 마이크로 소수력 평가)

저자 : 제패 아손 (By Jeffe Aronson )

(위)The view downstream along the weir.  물막이보를 따라 흘러내리는 시냇물

(아래)The author with the new turbine. 새로 구입한 터빈을 들고 있는 저자

Every morning, before brushing teeth or having a look at the weather outside our Victoria, Australia, off-grid home, my wife Carrie or I pad downstairs to the battery room to check the meters that monitor our electrical system. The reading determines whether we use the propane stove or the electric jug to heat water for our tea. Since our microhydro plant upgrade, it’s usually the jug.

매일 아침 양치질하기 전에 우리가 살고(독립형 발전시설이 있는) 있는 호주의 빅터리아 지역의 날씨를 확인하는데,  와이프인 카릴 및 나는  우리의 발전시설에 나타나는 모니터링 메터를 체크하기 위해서 밧데리룸으로 계단을 따라 내려간다. 지침값은 물을 덥히기 위해서 프로판 스토브를 사용할것인지 아니면 전기히터 주전자를 사용할것인지를 결정하는 지침이 된다.  우리의 초초소수력발전소를  업그레이드한 덕분에 우리는 거의 대부분은 전기히터 주전자를 사용한다.

This ritual has become a part of our daily lives, like making the bed: A quick look at battery voltage and power from our microhydro system. It used to be a stomach-churning moment for us: Our previous microhydro turbine was dysfunctional too often due to its poor design, which meant a trip down to the river to clean the turbine blades—an uncomfortable and sometimes life-endangering task. Since replacing that “experiment” with an Energy Systems & Design (ES&D) LH1000 low-head turbine, complete with a prototype “leaf-mulcher,” and new PV modules to back up the hydro, off-grid life’s simply blissful.

이런 판에 박힌 의례적 행사는 우리 삶의 일부가 되었는데,  이런 행동은 마치 침대를 정돈하는 일상의 업무와 같이 되어 버렸다. ; 재빨리 초초소수력 발전전압 및 밧데리 전압을 확인, ; 이런 방식이 우리 삶의 일상적인 일이 됨, ; 우리가 전에 사용했던 초초소수력은 잘못된 설계로 인해서 너무나 많은 문제점이 있었는데, 터빈 블레이드를 청소하기 위해서 강에 들어가야 하는 것이 엄청난 고역이였다. - 때때로 상당히 불편한 생활이였음-  상당히 위험한 작업이었다.  ES&D사의 경험을 토대로 새로이 설치된 저낙차용 초초소수력 터빈(LH1000)은  터빈에서 발생하는 문제를 완전히 해결했고, 집 뒤쪽에 새로이 설치한 태양광과 더불어 독립전원을 더없이 만족할 만한 조건으로 만들어 주고 있다.

Off-Grid with Comfort (편리한 독립전원)
Living in the most remote part of the Victorian Alps, 15 kilometers (9.3 mi.) from the electric grid, has not reduced my appreciation for flipping a switch rather than filling and lighting kerosene lanterns, using circular saws instead of hand saws, or for using other time-savers like toasters and microwave ovens.

 전력망이 설치되어 있는곳에서 15킬로나 떨어져 있는 호주의 빅토리안 알프스지역의 오지에서 삶은,,  등유를 이용한 램프를 켜고 그리고 그 기름을 사용하는 것보다 전기제품을 사용하는 것은 많은 비용을 감수하지 않을 수 없는 일인데.. 이를테면 손으로 톱질하는 것보다는 전기톱을 활용하는 또는, 전자렌지 및 토스터같은 제품의 사용...

Microhydro turbine manufacturer Paul Cunningham measures the penstock.

초초소수력터빈 제조기술자인 파울 커닝험이 펜스탁의 직경등을 점검하고 확인하고 있다.

These days, although I’m an active 53 years old, I’m not content to spend my time chopping wood for cooking. Nor do I care to write by lantern light, or pull a coolish beer out of the river. Instead, I want plenty of free time to go trekking, kayaking, and skiing. Plus, I like my beer ice cold!

요즈음,  비록 내나이 53세의 활동적이지만, 많은 시간을 요리용 장작을 쪼개는데 대부분의 시간을 보내는 것은 결코 만족할수 없는 일이다. 랜턴불빛아래서 글을 쓰는필요도, 강에서 찬 맥주를 꺼낼 필요도 없다. 대신에 트레킹, 카야킹 및 스킬링등에 보다 많은 여가시간을 보낼수 있어 좋다. 게다가 찬 맥주를 마시는 그맛이란...

The author works on attaching the penstock to the stand box.

저자가 스텐드 박스에 들어가서 부착된 펜스탁에 대한  작업하고 있는 모습

For the first few years, we had big problems with our original, locally engineered hydro plant (see “Choosing Microhydro…” in HP101). We feared that we’d made a huge mistake, as our time, money, and energy was sucked into the hydro like leaves. Friends and neighbors shook their heads at our folly. But our recent turbine upgrade has markedly reduced our “power plant management” needs, freeing several daily hours for ourselves, and now our off-grid life is good.

처음 몇 년동안, 우리는 초초 소수력발전의 기술적 부분에 많은 문제를 가지고 있었다.  실수할경우 시간, 자금, 에너지등이 물속으로 빨려들어갈것을 생각하니 다소 걱정이 되었다.  친구 및 이웃들은 우리들의 바보같은 행동에 머리를 흔들었다. 그러나, 우리의 최근  업그레이드된 터빈은 발전소의 운영노력을 획기적으로 줄여주었고, 이로써 여유시간을 즐길수 있어서 지금의 독립전원 발전은 더없이 좋은 상태이다.

Up and running—the first power output test.

수직으로 가동되는 터빈발전기 출력시험

Microhydro Madness (초초소수력에 심취)
It wasn’t until after we installed our first contraption that we discovered it was a manufacturer’s experiment in low-head axial turbines. Its many 90-degree angles impeded flow, making it inefficient. Its access port to the blades was too small for an average-sized adult, and usually under water, making debris clearing a freezing-cold, often dangerous nightmare. We kept a cardboard “turbine box” near the back door stocked with a dry suit, goggles, snorkel, life jacket, and safety rope. No kidding.

우리가 찾은 이 기묘한 장치는 우리가 처음 설치한 것은 아니다. 이것은  제조사에서는  저낙차 축류터빈으로서의  사용경험이 있는 것이였다.  이 터빈은 90도 엥글을 이루므로서 물의 흐름을 방해하여, 비효율적이다. 포트를 통해 블레이드로 지나가는 이 터빈은 크기가 상당히 작아 평균 어른키 정도이며,   얼음물같은 건더기 있는 물도 아래로 흘러내리지만 밤에는 문제가 야기될수 있다.

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The turbine’s poorly designed blades often came loose and rotated to the wrong angle, either jamming the unit or causing the turbine to lose a lot of power. The complete turbine weighed in excess of 200 kilograms (441 lbs.), making its removal a time-consuming process that required a winch.

터빈의 잘못 설계된 블레이드는 종종 느슨하게 되어 잘못된 각도로 회전하며, 통신방해 또는 터빈에 많은 전력손실을 일으키는 원인이 된다. 완성된 터빈의 무게는 200킬로를 약간 넘는 무게인데,  제거할때는 윈치를 사용해야 하는 번거로움이 있다.

The new and improved clean-out procedure. 

새로이 개선된 청소장치 시설

Another unfortunate problem was that we weren’t informed to build the intake with debris screening in mind. All hydro plants have to contend with leaves, sticks, and other detritus. Because of the turbine and intake’s design, we had to fiddle and mess with the turbine often, sometimes as much as three times a day. In contrast, a well-designed turbine intake should require a screen- or blade-cleaning perhaps once a week or, during summer low flows, once every few weeks. Unfortunately, when we first built the weir, we did not understand the importance of a debris-screening strategy. Proper design greatly minimizes, or can even eliminate, manual debris removal. Including screening in the original design would have been easy, but now such an addition would be more difficult.

또 다른 좋지않은 문제는  나의 생각으로  인테이크를  만들수 있는 정보가 전혀 없었다는 것이다.  모든 수력발전소는 나뭇잎, 나무가지 그리고 다른 유기물등과 싸워야만 한다.  잘못된 터빈 및 인테이크의 다지인 때문에,  터빈주변에서 허송세월을 보냈고, 터빈주변만 지저분해졌는데, 이런 시간들은 때때로 하루에도 3시간 이상의 시간을 허비했다. 이에 반해 잘 디자인된 터빈 인테이크는  블레이드를 청소해주는 스크린장착,  이런 오물제거 작업은 일주일에 한번 또는 저유량의 여름에 한번정도 하면 된다. 유감스럽게도 우리가 보를 설치했을때 우리는 데브리스 스크린이 필요한 전력적 측면의 중요성을 전혀 이해 하지 못했다.  우수한 스크린 디자인은 수동적 데브리스 제거 작업을 최소화 하거나 상당히 감소시킨다.  최초의 디자인에 스크린을 첨가하는 내용은  어렵지 않은 작업지만, 이미 설치된 지금에 와서는 이런 시설의 추가는 매아 어렵다.

The old, cold clean-out procedure.

구형(기존)의 콜드 청소장치 시설

A close-up of the custom leaf mulcher.

터빈을 덮게 쪽에서 가까이 찍은 사진모습

Our original turbine’s 350-watt maximum output usually lasted only an hour or so after debris was cleared. After that, frequent checks of our Plasmatronics PL20 display would show the power declining steadily until we’d take our next forced march down the steep hill to reclean the turbine blades and intake screens.

우리가 처음에 설치했던 최대출력 350와트  터빈은 보통은 한시간을 운전후 데브리스를 제거하는 작업을 했다.  그 이후, PL20 디스플레이를 자주 체크,  터빈에 이물질이 차면 PL20 디스플레이에 출력이 지속적으로 감소, 이럴때마다 가파른 언덕을 뛰어 내려가 터빈 블레이드 및 인테이크 스크린을 다시 청소해야만 했다.

I dreaded the next flood or power drop, and dreamed of just going back to loving whatever mood the river was in. That cranky turbine cost us AU$6,000—three times more than the new ES&D LH1000 we replaced it with. Our naivete and rush to build the hydro system cost us dearly—in money, time, and energy. On the plus side, we learned heaps about microhydro systems and renewable energy, and had in place all the other balance of system equipment—wiring, batteries, inverter, and regulator—for a new turbine. But we’d finally had enough—after five years of struggle, our patience and nerves were at an end, so we decided to replace the flawed turbine.

나는  홍수나 또는 전력 감소등의 상태가 생기는 사태의 발생을 걱정하며, 물이 강물을 스므스하게 흘러 내려가는 상태를 늘상 바란다.  이 괴팍한 터빈은 대략 호주달러로 6000불 정도인데,- 이 가격은 우리가 새로 구매한 ES&D LH1000 터빈보다 3배 이상 비싼 값인데, 따라서 우리는 과감히 바꾸게 되었다 - 돈에 있어서, 시간에 있어서, 에너지에 있어서 더없이 좋다.  게다가,  우리는 초초소수력 및 신재생에 대해서 많은 것을 배우게 되었고,  에너지 발란스 시스템도 설치 했음 -  전선결선, 밧데리, 인버터 및 레귤레이터, - 새로운 터빈에 맞는 장비로,,,. 그래서,  우리는 마침내 5년동안의 고심끝에,  우리의 인내심 및 신경질적 상황이 새로이 터빈을 설치함으로서, 끝이 나게 되었고, 이런 연유로, 그동안 문제를 야기했던 터빈을 교체하기로 결심했던 것이다.

Power panel

Through a microhydro e-mail list-server group (see Access), we received advice from several folks. Paul Cunningham, of ES&D in Canada, read my Home Power article from 2004, and felt that one of his turbines would work for us. The LH1000 turbine he recommended was a fraction of the size of our original turbine, weighing about 20 kilograms (44 lbs.). It has a strong, cast bronze runner/propeller, and could be made to offer blissfully easy access for unclogging.

마이크로 이메일 리스트 서버 그룹을 통해서, 우리는 몇개의 잘못된 점들에 대한 조언을 구했다. 카나다의 ES&D사의 파울 커닝험이  2004년도 홈파워에 기고했던 나의 기사를 읽고,  우리 경우에 그들이 만드는 터빈이 적함함을 알게됬다. 그가 추전천한 LH1000 저낙차 터빈은 우리의 최초 터빈보다 크기가 작았고, 무게는 대략 20킬로 정도된다. 이것은 튼튼한 브론즈 케스트 런너 및 프로펠러로 구성되어져 있어, 배수방해 없이 더없이 좋게 작동했다.

We decided to give it a try and ordered one. Though Paul offered excellent support and advice over the phone and Internet, we invited him to visit us in Australia and help with the installation, and he accepted.

우리는 이 터빈을 채택키로 결정하고 하나의 터빈을 주문했다.  비록 파울이 전화 및 인터넷상으로 엄청난 지원 및 조언을 해주었지만, 우리는 미국에서 호주로 그를 초청해서, 설치에 대한 도움을 받기를 부탁했고, 그는 흔쾌히 수락했다.

<<초초소수력의 기본구성>> : http://cafe.naver.com/renewableenergy/23332

If you have a suitable site, harnessing the energy in a stream or creek can be the most cost-effective way to make renewable electricity. Compared to the sun and wind’s variability, a stream’s flow is relatively consistent, making microhydro-electric system output the most predictable of all the renewable energy (RE) electrical systems. Hydro resources are also the most site specific, since your property must have a usable water source. If you are one of the lucky few with a stream running down your hillside, it’s the resource to assess first.

적당한 입지가 있다면, 시냇물 또는 작은 여울에서 에너지를 뽑아쓰는것은 신재생전기에너지를 만드는 방법중 가장 경제적인 방법중 하나이다. 태양 또는 풍력의 유용성과 비교해서, 시냇물의 흐름을 활용하는 에너지 이용방법은 배교적 일정한 전력생산이 가능한데, 초초소수력 시스템의 출력을 생산하는 것은 모든 신재생 전력에너지중 가장 신뢰할만한 방법중 하나이다. 입지 특성에 맞게 사용가능한 수력자원이기 때문에, 수력자원은 특별한 방법이다.  여려분들이 살고 있는 주변에 작당한 낙차를 가진 시냇물이 있을 경우, 이런 자원을 바로 이용이 가능하다.

The first step in designing a microhydro system is to eval‎uate your water resource by measuring the head (vertical drop) and flow of your stream. (For detailed instructions, see Dan New’s article in HP104.) These two measurements are necessary to calculate the energy potential of your stream. The next step is to design a system that will effectively harness that potential.

초초소수력을 디자인하는 첫번째 단계는 수자원을 평가하는 방법으로서, 평가방법은 여울의 낙차와 유량을 측정하므로서 얻을수 있다. 이 두가지의 측정값은 시냇물의 가용에너지를 산정하는데 있어서 절대적으로 필요한 사항이다. 다음단계는 가용전력을 얼마만큼 효과적으로 이용할수 있는지를 디자인하는 것이다.

A microhydro-electric system is made up of a number of components, not just the turbine. Hydro sites and end users’ needs vary, and a wide range of equipment and system configurations are available to properly match the conditions. This article will give you an overview of the components, and help you understand the different ways they can work together to make electricity from falling water.

초초소수력 전력 시스템은 터빈을 제외하고도, 많은 구성요소들로 이루어져 있다.  소수력입지와 사용자의 필요사항등이 다양하여, 많은 장치 및 시스템 구성여건들이 조건에 부합되도록 하기 위해서 필요하다. 이 글은 여러분들에게 개략적인 구성요소를 알여주며, 낙수로부터 전기를 만드는 다양한 다른 방법들을 이해하는데 도움을 줄것이다.

New Nuts & Bolts ( 새로운 터빈의 기본 사양)
With water flows of at least 125 liters per second (1,981 gpm), even during extended drought, and an average 1.8-meter (5.9 ft.) head, the new turbine was projected to provide at least 450 watts. Compared to the old machine, the new turbine required about 50 liters per second (800 gpm), so there was enough water to install two of the ES&D machines if need be.
It took half a day to remove the old turbine, and six people and a truck winch to drag the behemoth up the hill, where it remains lying in the long grass like a carcass. I’ve since sold its generator—a washing machine motor—for a couple hundred bucks, assuaging my need to recoup at least something from the beast.

이 터빈의 물의 최소 유량은 초당 125리터를 요구하며, 확장 방수구 및 평균 1.8미터의 낙차를 요구하며, 새터빈은 최소 450와트의 전력을 생산할수 있도록 설계되었다.  우리가 가지고 있던 구형의 터빈과 비교해보면, 새터빈은 초당 50리터의 유량을 요구하지만, 필요할 경우 ES&D 터빈을 2개 설치할수 있을 정도의 충분한 수량확보가 가능하다.  구형의 터빈을 제거하는데 반나절이 걸렸고, 6명의 인부 및  이거대한 구형 터빈을 제거, 언덕까지 들어 올리기 위해서 윈치 달린 트럭이 동원되었고, 지금 이 구형 터빈은 언덕위에 고철덩어리로 남아있는데 그것의 발전기 및 버킷을 활용하기 위해 아직 버리지 않고 있는데, 무엇인가 재생할수 있는 방법을 찾고 있다.

Here, the stand box is coated with silt from a flood, but the turbine itself is easily removed if the river is approaching flood stage.

홍수발생으로부터 스텐드 박스는 진흙으로 뒤덮일수 있지만,  반면 홍수시 터빈은 쉽게 분리할수 있도록 되어있다.

It took just another day and a half to nut things out at the river with Paul. We built the plywood box that channels the water to the turbine and carried it down to the river, where we bolted it to the intake pipe. After making some adjustments, we slipped in the draft tube, clamped the new turbine to it, and opened the butterfly valve at the inlet. Just like that, we were up and running, and everything worked great on the first try! What a relief!

또다른 하루 반나절이 걸려서 파울과 함께 강에서 볼트작업을 했다.  우리는 폴리우드 박스를 설치했는데,  이것은 터빈에 물을 공급하는 장치이며, 강하상으로 터빈을 통해 물을 내보내는 역할을 하며, 이 박스는 인테이크 파이프와 볼트로 연결된다. 약간의 조정작을후에 우리는 트라프트 튜브속를 미끄러 내려 터빈과 고정했고, 인렛의 나비밸브를 개방했다.  밸브 개방 즉시  물이 차들어 터빈이 회전했고, 모든 동작이 완벽하게 이루어 졌다. 대단한 기쁨이였다.

Sticks & Stones
We let our new turbine run for the first summer as-is, experimenting and observing. It worked well, regularly putting out about 450 watts. The debris problem remained, but was greatly diminished. With the old turbine, sticks, stones, and leaves worked their way to the blades. These would either clog the blades, or a stone or stick might even break one. Removing the clog meant the water torture of shutting down the turbine, opening the intake, which was often below water level, reaching and contorting to get an arm down to the blades, and grabbing out the glop bit by bit—all the while kneeling chest-deep in freezing water. Not fun.

우리는 설치후 첫 여름동안 터빈을 가동 시험및 관찰을 했다. 잘 작동되었고, 규직적으로 450와트가 생산되었다. 데브리스문제는 남아있었지만,  예전에 비해서는 상당히 줄었다.  구형의 터빈에서 나무, 돌 그리고 나뭇잎들이 블레이드로 들어왔었다. 이런 현상은 블레이드를 막히게 하는 원인이 되며,  돌맹이 또는 나무가지는 터빈을 망가뜨릴수도 있다. 물의 막힘은 톨크를 없애주어 결과적으로 터빈이 정지되게 되는데,  인테이크를 열어주어 물의 높이가 수위와 같도록 조절함으로서, 유지될수 있는데, 얼음으로 입구가 조금씩 조금씩 막히면 터빈은 정지한다. 이런 경우가 발생되면 열받는다.

But the ES&D turbine needs only minor cleaning. The new and improved muck-out process simply involved shutting the intake butterfly valve, removing one wall of the box, and sticking a finger or two through the vanes to wipe the tiny leaves and algae off the blades—all at eye level, high and dry above the water line. The shape of the inlet vanes prevents sticks from reaching the blades. Although stones can still get drawn into the box, they drop safely to the bottom, awaiting removal the next time the access port is opened. The concern became small leaves and algae, which drape themselves over the blades, slowing the turbine and reducing power.

그렇지만 ES&D 터빈은 최소한의 청소만을 요구한다. 새롭고 개선된 오니 제거 시스템이 첨가되어서, 문제발생시 인테이크 밸브가 닫치며,  박스 벽을 통해 손으로 작대기를 통해서 찔러넣어 오니등을 제거할수 있고,  블레이드에 낀 이끼 및 두꺼운 낙엽등을 쓸어낼수 있다.  인렛베인의 형상은 블레이드에 작대기 등이 들어오는 것을 막아준다.  비록 작은 자갈들은 박스내로 흘러들어올수 있지만,  이런 것들은 바닥에 안전하게 가라앉으므로, 이 포트를 개방하는 다음시점까지 기다렸다가 제거할수 있다.  작은 잎 및 이끼류와 관련해서, 이것들은 블레이드에 끼거나 걸쳐드는데, 터빈속도를 감소시켜 출력을 저감하는 결과를 가져온다.

Through the microhydro list server, I communicated with Michael Lawley of Eco Innovation in New Zealand. He’d been having similar debris problems with his Vietnamese-made, low-head unit, which he’d solved by inventing a simple “leaf-mulcher.” Paul and I decided to adapt this great idea to our turbine.

초초소수력과 연관된 인터넷 서버를 통해 알게된, 뉴질랜드의 에코 이노베이션사의 미셀 노울리와 연락하곤한다. 그는 베트남제 터빈을 가지고 있는데 나와 같은 데브리스 문제점을 않고 있는데, 그는 간단하게 만든 잎새귀 덥게를 만들어 이문제를 해결해 왔다.  파울과 나는 우리터빈에도 그의 위대한 생각을 접목하기로 결정했다.

The mulcher is a little piece of plastic with its end shaped to mirror the blade tops. It extends down below the inlet vanes about 1 millimeter (0.04 in.). Centrifugal force keeps the leaves at the outside edge of the blades, so the mulcher does not need to stick out very far. As the four blades spin, each passes by the mulcher 1,500 times a minute, which knocks or slices off the buildup. We had the mulcher in place all last summer and never once had to clean the blades! Plus, instead of reducing the turbine’s power, its output actually increased!

뮤쳐(덮게)는 작은 조각의 플라스틱으로 만드는데, 이 플라스틱은 끝 언저리에 블레이드 상부가 투영되도록 하는 모양의 미러를 가지고 있다.  이것은 인렛베인 아래쪽으로 약 1밀리미터 이상 확장되어 내려져 있다.  원심력은 블레이드이 외측으로 잎사귀들이 남아이도록 해주므로, 뮤쳐는 멀리까지 이런 이물질들이 고착되지 못하도록 해준다.  4개의 블레이드가 회전하는한, 분당 1500배로 뮤처에 의해서 지나가며, 이물질이 두들겨져, 얇게 조각되어진다. 우리가 가지고 있는 뮤쳐는 지난 여름 내내 블레이드를 청소해 주고 있다. 게다가 터빈의 출력감도소 방지되어, 실제적 출력은 증진된다.

Now, our cue to clean the new turbine kicks into gear when the meter shows the turbine output dropping to between 10 and 11 amps (from 13 to 15 amps normally), which, in summer or winter, can occur after several weeks, or, in autumn, after several days, instead of just a few hours. One of us strolls down to the falls and turns off the intake butterfly valve to drain the chamber. Then the valve is reopened a crack to direct a high-powered water jet onto one side of the inlet vanes, which washes the leaves and algae from the blades. Once that’s finished, we open the valve fully to fill the box and restart the turbine.

터빈을 청소할때를 알려주는 신호로 기어를 돌려 램머링을 해주는데. 램머링을 해주는 시기는 전류메터의 값이 10에서 11 암페아 일때일때인데( 평상시는13에서 15암페어), 겨울 또는 여름에는 몇주에 한번정도, 가을에는 몇일에 한번정도이다. 우리중의 한사람은 정기적으로 이곳을 순회하게 되는데, 드레인 챔버를 비위기 위해서 버터플라이 밸브를 잠근다. 그때 인렛베인의 한쪽곁으로 높은 압의 물을 분사해서, 막힌부분을 다시 오픈하게 되는데, 이때 잎사귀 및 이기류등을 블레이드에서 털어낸다. 이런 작업이 마무리되면,  박스내 물을 채우기 위해 밸브를 완전 오픈하고 터빈을 재가동한다.

RE Reliability ( RE시스템의 2차 3차의 신뢰성 확보 )
With a few lights and the stereo going, our household loads vary between 100 and 150 watts, depending on whether the fridge and/or freezer are running. If we use the microwave, toaster, or electric tea jug, the load can briefly increase to 1,200 watts. With our microhydro system, these loads are no problem at all, and, within a few minutes, we’re back to dumping the excess energy from the hydro plant. Unlike off-grid homes that rely solely on small PV systems, where “phantom” loads from TVs, stereos, computers, and microwave clocks must be scrutinized, our hydro’s continuous output means that we can just ignore them.

전등 몇등과 스트레오 오디오를 동작시킬경우,  우리집에서 소모하는 전력은 대략 100에서 150와트 정도 되는데, 냉장고가 가동됨에 따라, 약간씩 소비량이 달라진다.  전자렌지, 토스터 또는 전기주전자등을 사용할 경우, 잠간동안 부하는 1200와트까지 증가한다.  초초소수력 발전시스템과 더불어,  이런 부하들의 사용상에 전혀 문제가 없으며, 어떤때는 초초소수력에서 생산되는 에너지를 버리는 경우도 있다.  소형 태양광 시스템에만 의존하는 독립발전과 달리,  초초소수력은 연속해서 발전이 되므로 이런 대기전력에 대한 관심을 무시해도 되는데, 태양광 전원의 경우 텔레비젼, 스트레오, 컴퓨터, 그리고 전자레인지 시계등의 대기전력(팬텀)부하도 대단히 조심해서 관찰해야 한다.

We recently added 492 watts of rooftop PV modules to our off-grid system. It’s a cleaner, quieter backup to the microhydro system than an engine generator and has turned out to be a wonderful complement. During instances of flooding or, more rarely, when the turbine has to be shut down for maintenance, we still have enough energy to run most of our common household loads.

최근 지붕에  우리의 독립전원 시스템에 태양광 모듈 492와트를 첨가 설치했다.  이것은 깨끗고 조용한 초초소수력의 백압용으로 사용하는데 엔진 발전기대용으로 사용하며,  대단한 효과가 있음이 입증되고 있다.  홍수기간 또는  자주 있지는 않지만 터빈의 메인터넌스를 위한 정지때에도 대부분의 가정전력 공급에 있어서 충분한 에너지를 공급한다.

When the sun shines fully, the modules produce up to 450 watts. At the same time, the hydro is producing as much as 450 watts. When everything’s humming, the systems produce as much as 13 kilowatt-hours (KWH) daily! This is much more energy than we normally need, but having the two separate energy sources means that when the river is flooding or we’re doing maintenance on the hydro, or conversely when the sun’s been behind clouds for weeks, we still have plenty of energy.

햇볕이 좋을때, 태양전지는 450와트까지 생산한다. 동시에 초초소수력은  450와트 이상을 생산한다. 모든 부하가 동작될때도,  이시스템은 13[kWh]이상을 생산한다!,  이 것은 우리가 보통 필요한 에너지량보다 많지만, 강에 홍수가 지거나 또는 초초소수력의 유지보수를 위해서 또는 몇주 동안 구름속에 가려지는 경우를 대비해서 발전원을 두개로 만들어 놓았지만, 여전히 남아도는 전력을 생산해 내고 있다.

With solar-made electricity, when the batteries are full, a charge controller cuts back the energy from the modules. But with microhydro, energy production does not stop—as long as water is flowing through the turbine. Switching off the electricity between the turbine and the battery will cause the turbine voltage to go too high. This scenario can create big problems, so those electrons have to go somewhere. When our batteries are full, a diversion controller shunts the excess hydro power to an air-heating resistance “dump load,” dispersing it as waste heat, and keeps the turbine electrically loaded and running at the proper rpm.

태양광이 생산해 내는 전기로 말미암아, 밧데리가 완충되었을 때는 충전제어장치는 모듈로부터 밧데리로의 전류흐름을 차단한다. 그렇지만, 초초소수력으로 발생되는 전력생산은 중단이 곤란하한데- 물이 터빈을 통해서 흐르는한 전력은 발생된다.  터빈과 밧데리 사이의 스위치를 차단하는 것은 터빈 전압이 상승하는 원인으로 작용하게 된다.  이런 상황이 발생되면 대단히 심각한 문제가 발생될수 있어서,  이때 전류를 어딘가 다른 곳으로 흘러야 한다.  밧데리가 완충되었을때,  분류 콘트롤러는 초초소수력에서 발전되는 잉여 전력을  공기 히터인 덤프저항으로 보내게 되는데,  이곳에서 전력을 열로서 태우게 되므로서, 터빈은 전기적으로 어느정도의 부하를 유지하게 되어 적당한 회전이 유지된다.

Have a Cold One (터빈의 완벽한 동작)
We are quite pleased with the way the systems are working. No longer slaves to our turbine, we can leave for days without worrying about food in the freezer thawing. During floods or long bouts of clouds and rain, we don’t have to hassle with a backup generator. Even in rare instances when the river is in flood and there are also several days of heavy cloud cover, we employ energy-conscious practices to make the energy stored in our battery last for two or three days.

우리는 지금 새로 설치한 터빈이 잘 작동하므로 매우 기쁘다.  이제 더이상 터빈의 노예가 아니며, 우리는 냉장고가 가동되지 않을까 하는 걱정없이, 몇칠동안을 보낼수 있다.  홍수기간동안 또는 장기간의 장마동안에도 우리는 백업 발전기와 씨름하지 않아도 된다.  심지어 가끔있는 강물의 범람 및  우기동안에도 이 삼일동안 밧데리에 에너지를 저장하기 위한 이행연습을 할필요가 없다.

There are still some projects ahead. We’ll install a more permanent, metal turbine box, with a discreet cover to protect the turbine from flood debris and to hide the equipment from hikers, anglers, and our view. We’ll be using some of our newfound time to plan a better pre-screening system to prevent debris or fish from working their way to the turbine box. Finally, we have a water heater coil awaiting installation in a hot water tank, so the excess energy our system makes can be put to good use. After these upgrades, we’ll take a long break and have that ice-cold beer, compliments of our fully functional RE system!

여전히 몇개의 프로젝트들이 진행중에 있다.  우리는 보다 항구적인 금속박스를 설치할 계획을 가지고있는데,  홍수시의 데브리스로부터 터빈을 보호하기 위해서,  운동하는 사람들(하이커, 앵글러) 및 구경꾼들로부터 터빈이  직접  보이지 않도록 하기 위해서 신중하게 카바를 만들것이다.  우리는 터빈박스로 데브리스 및 물고기 등이 유입되는 것을 막기 위해서 앞쪽에 또 다른 스크린을 설치할 계획을 가지고 있다.  또한, 우리는 온수탱크에 설치된 전기히터를 가지고 있어서,  남는 전기는 유용하게 사용되게 할수 있다. 이런 일련의 개선들을 통해서,  우리는 좀더 여유시간을 가질수 있을뿐 아니라,  찬 맥주를 마실수 있는 완전한 구현의 시스템이 가능하다.

Access ( 저자 약력)
Jeffe Aronson (jeffe@tpg.com.au) is a 33-year veteran river guide, having rowed and paddled in South America, Australia, Africa, and the United States. He’s owned a natural foods store, pioneered river trips in the Grand Canyon for disabled persons, and directed the historic restoration of downtown Flagstaff, Arizona.

지프 아론슨은 33년 경력의 베테랑 강 가이드인데,  남미, 호주, 아프리가 그리고 미국등의 강에서 카누를 탄 경험이 있다.  그는 그랜드 케년에서는  병자를 위 자연식품 가게를 운영하며,  가이드로서,  강 탐사 여행을 즐겼고, 아리조나에서 프래그스태프 마을의 역사적 복원을 지도했다.

Turbine Manufacturer:
Energy Systems & Design • 506-433-3151 •
www.microhydropower.com  (ES&D,  스트림엔진, LH1000, 이베이)
Information & Help with Microhydro Systems:
Microhydro Listserv • microhydro-subscribe@yahoogroups.com • www.groups.yahoo.com/group/microhydro

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http://cafe.naver.com/renewableenergy/24906

australian_small_head_drawing.cdr

http://www.microhydropower.net/casestudies/small_head_australia.html

Micro hydropower case studies

Jeffe Aronson of Australia has sent these photo's of his low head microhydroplant. He wrote:

"Below is a rough drawing of our system. Can anyone tell us what type it is? (reaction, pelton, etc.)? 
Also, this drawing goes with the enclosed photos and we’re wondering how to improve the debris screening for small sticks and leaf litter. Getting to the blades through the inspection port is difficult and dangerous in cold water floods where the water is above the hole. (It can go all the way up to the butterfly valve). The whole unit is about 1.5 meters high. Diameter of hydro and intake is 300 mm. 
Also, might the space between the fixed and rotating blades matter in terms of power? It is small, a couple of mm, but should it  maybe be more, or just touching? (it seems to be a touch more self cleaning with some space…) 
Thanks….Jeffe"

(download drawing as Corel image)

More information on hydropower at the microhydro webportal