KWALIFIKACJA ELE10 - CZERWIEC 2018

PYTANIE NR 20.
Podczas modernizacji elektrowni wodnej wymieniono turbinę na nową o przełyku znamionowym Qn większym o 20%. Następnie zainstalowano rurę ssącą, dzięki czemu zwiększył się spad użyteczny Hu na turbinie z 1,6 m do 2 m. W efekcie moc nominalna elektrowni Pn wyrażana zależnością Pn = 9,81xQnxHuxη wzrosła o około
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Moc jest proporcjonalna do Qn i Hu: P ∝ Qn·Hu (9,81 i η się skracają w porównaniu). Po modernizacji Q rośnie 1,2 razy, a spad z 1,6 do 2 m, czyli 2/1,6 = 1,25. Łącznie 1,2·1,25 = 1,5, więc przyrost wynosi (1,5−1)·100% = 50%.

Pełne wyjaśnienie:

Korzystamy z podanej zależności: Pn = 9,81 · Qn · Hu · η. Aby policzyć procentowy wzrost mocy, najwygodniej porównać moc "po" do mocy "przed", tworząc iloraz:

Ppo/Pprzed = (9,81 · Qpo · Hpo · η) / (9,81 · Qprzed · Hprzed · η).

Stałe 9,81 oraz sprawność η (zakładamy, że w tym porównaniu nie ulega zmianie) skracają się. Zostaje zależność czysto proporcjonalna:

Ppo/Pprzed = (Qpo/Qprzed) · (Hpo/Hprzed).

  • "Przełyk znamionowy większy o 20%" oznacza Qpo = 1,2 · Qprzed, czyli Qpo/Qprzed = 1,2.
  • Spad użyteczny wzrósł z 1,6 m do 2 m, więc Hpo/Hprzed = 2/1,6 = 1,25.

Zatem:

Ppo/Pprzed = 1,2 · 1,25 = 1,50.

To znaczy, że moc po modernizacji jest równa 150% mocy sprzed modernizacji. Wzrost procentowy liczymy jako:

(1,50 − 1) · 100% = 50%.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są niepoprawne?

  • 20%: uwzględnia tylko wzrost Qn, ignorując wzrost Hu.
  • 30% i 40%: często wynikają z błędnego "dodawania" zmian (np. 20% + 25% = 45%) albo z niepoprawnego przeliczenia 2/1,6. Tu trzeba policzyć efekt łączny jako iloczyn mnożników, co daje dokładnie 50%.

Wskazówka egzaminacyjna: gdy masz iloczyn wielkości, a pytanie dotyczy względnej zmiany, pracuj na ilorazach (mnożnikach). To upraszcza rachunek i ogranicza ryzyko błędów.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Najprościej policzyć stosunek mocy po modernizacji do mocy przed: Ppo/Pprzed = (Qpo/Qprzed)·(Hpo/Hprzed) przy stałej η. Potem wzrost % = (stosunek − 1)·100%.
"Większy o 20%" znaczy, że nowa wartość wynosi 1,2 razy wartość początkową: Qpo = 1,2·Qprzed. To nie jest dodanie 0,2 w jednostkach Q, tylko wzrost względny (mnożnik).
Gdy liczysz przyrost, tworzysz iloraz Ppo/Pprzed. Wtedy 9,81 oraz η występują w liczniku i mianowniku, więc się skracają (o ile η jest taka sama przed i po). Zostaje zależność od Q i H.
Najpierw liczysz mnożnik: 2/1,6 = 1,25. To oznacza 125% wartości wyjściowej, czyli wzrost o 25%. W zadaniach o mocy zwykle ważniejszy jest mnożnik niż sam procent spadu.
Nie, gdy moc zależy od iloczynu wielkości (P ∝ Q·H), łączny efekt liczysz przez mnożenie mnożników: 1,2·1,25 = 1,5. Dodawanie procentów to częsty skrót myślowy prowadzący do błędu.
Spad użyteczny Hu to część spadu, która jest faktycznie "dostępna" na turbinie do wytworzenia mocy, po uwzględnieniu strat hydraulicznych w doprowadzeniu i odpływie. W zadaniach egzaminacyjnych jest to spad podstawiany do wzoru na moc.
Rura ssąca (dyfuzor za turbiną) pozwala lepiej wykorzystać różnicę poziomów/ciśnień na wylocie, ograniczając straty i umożliwiając odzysk części energii kinetycznej przepływu. W efekcie w obliczeniach może wzrosnąć Hu.
Najczęściej: błędna interpretacja procentów (np. "o 20%" jako coś innego niż 1,2), przestawienie wartości H w ilorazie (1,6/2 zamiast 2/1,6), oraz liczenie mocy bez potrzeby zamiast policzenia stosunku Ppo/Pprzed.
Jeśli zadanie nie mówi o zmianie η, zwykle zakłada się, że η jest taka sama przed i po modernizacji. Wtedy w ilorazie mocy η się skraca i nie jest potrzebna liczbowo. Gdy η się zmienia, trzeba uwzględnić jej mnożnik.
Zastosuj kontrolę mnożników: wzrost Q o 20% daje 1,2, wzrost H z 1,6 do 2 daje 1,25. Iloczyn 1,2·1,25 = 1,5, więc wynik musi być blisko 50%. Taka kontrola ogranicza pomyłki rachunkowe.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 65% zdających egzamin. średnie

W praktyce zawodowej kluczowe jest to, że moc jest proporcjonalna do Qn i Hu: P ∝ Qn·Hu (9,81 i η się skracają w porównaniu).

Źródła:

  • Wikipedia: Hydropower – sekcja dot. mocy P = ρ g Q H η, https://en.wikipedia.org/wiki/Hydropower - accessed 2026-02-18
  • Wikipedia (PL): Elektrownia wodna – opis zależności mocy od spadu i przepływu (ujęcie ogólne), https://pl.wikipedia.org/wiki/Elektrownia_wodna - accessed 2026-02-18
  • Engineering Toolbox: "Hydraulic Power" (P = ρ g Q H), https://www.engineeringtoolbox.com/hydraulic-power-d_186.html - accessed 2026-02-18

Materiały:

  • Podręcznik/rozdział z podstaw energetyki wodnej: zależność mocy od Q i H oraz definicje spadów
  • Zbiór zadań z obliczeń procentowych i przekształceń proporcjonalnych
  • Materiały dydaktyczne o elementach elektrowni wodnej (turbina, rura ssąca, spad brutto/użyteczny)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego