W turbinie wodnej energia potencjalna wody wynikająca ze spadu H zamienia się na moc użyteczną turbiny. Teoretyczna moc strumienia wody (bez strat) wynika z pracy siły ciężkości i ma postać Phyd = ρ·g·Q·H, gdzie:
- ρ – gęstość wody (w przybliżeniu 1000 kg/m³),
- g – przyspieszenie ziemskie (ok. 9,81 m/s²),
- Q – natężenie przepływu w m³/s,
- H – spad w metrach.
Ponieważ turbina pracuje ze sprawnością η = 0,8, moc na wyjściu jest mniejsza od mocy hydraulicznej i wynosi P = Phyd·η.
Krok 1: konwersja jednostek przepływu. Podany przepływ to 120 m³/min, a we wzorze potrzebujemy m³/s:
Q = 120 m³/min = 120/60 m³/s = 2 m³/s
Krok 2: podstawienie do wzoru.
P = ρ·g·Q·H·η
P ≈ 1000 · 9,81 · 2 · 3 · 0,8 ≈ 47088 W
Krok 3: zamiana W na kW.
47088 W ≈ 47,1 kW
Dlatego poprawna jest odpowiedź 47,1 kW. Pozostałe wyniki zwykle biorą się z typowych błędów: brak przeliczenia minut na sekundy daje wynik większy ~60 razy, a pominięcie sprawności zawyża wynik o czynnik 1/0,8. Również użycie przepływu w niewłaściwej jednostce lub pomylenie mocy z energią prowadzi do wartości niezgodnych z rzędem wielkości dla spadu 3 m i Q=2 m³/s.
