Силою, що здійснює роботу водяного потоку, є вага води. Робота потоку визначається напором (Н) водотоку, тобто різницею рівнів води на початку і наприкінці розглянутого ділянки, і величиною витрат (Q) протікає води.
Якщо падіння ділянки річки довжиною L метрів становить Н метрів, то при витраті води Q, м3 / с, рівному його середнього значення на початку і кінці ділянки, робота поточної води в 1 секунду, тобто потужність водотоку N, Вт, на даній ділянці складе:
N = ρ ∙ g ∙ Q ∙ H = 9810 Q ∙ H
де ρ - щільність води, кг / м3; g - прискорення вільного падіння, м / с2.
Так як вся кінетична енергія водного потоку не може бути перетворена в електричну енергію, то необхідно доповнити вищеописану формулу механічним ККД гідроагрегату η (знаходиться в діапазоні від 0,6 до 0,95 в залежності від типу гідроагрегату).
Таким чином, орієнтовна потужність, що видається мікро- або міні-ГЕС в Ватах, становить:
N = ρ ∙ g ∙ Q ∙ H ∙ η≈8800 Q ∙ H
Напір - тиск рідини, що виражається висотою стовпа рідини над обраним рівнем відліку, або різниця рівнів від забору води в систему до гідроагрегату; вимірюється в метрах.
Спосіб вимірювання (оцінки) напору на обраному ділянці
Оскільки натиск являє собою різницю рівнів, то найбільш простий спосіб його оцінки - за допомогою вертикальних рівнів.
Необхідні пристосування:
- пряма палиця з відміткою на рівні 1,5 м від краю
- яскрава тканина для маркера
- помічник для виконання маркера
Далі слідувати малюнку.
Витрата - об'єм води, що протікає через поперечний переріз труби (русла) в одиницю часу, вимірюється в м3 / с.
Спосіб вимірювання (оцінки) витрати маловодного потоку
Необхідні пристосування:
- труба відомого внутрішнього діаметра
- ємність відомого обсягу (V)
- секундомір
- Направити водний потік в один з кінців труби
- До другого кінця труби підставити ємність
- Засікти час (t) заповнення ємності
- Розділити обсяг ємності V (в м3) на час її заповнення t (в сек) - виходить витрата Q (в м3 / с)
Q = V / t
Спосіб вимірювання (оцінки) витрати середнього і великого водного потоку
дії:
- За допомогою плаваючого об'єкта знайти швидкість течії водного потоку v в м / с
- Знайти ширину a і глибину b водного потоку в метрах
- Для найпростішої оцінки можна прийняти, що водний потік у перетині має форму прямокутника, тоді витрата Q (в м3 / с) виходить множенням площі перетину потоку на його швидкість течії
Q = a ∙ b ∙ v