Cuncepimentu di rote idrauliche per l'energia idroelettrica
Icona di energia idroelettrica L'energia idroelettrica hè una tecnulugia chì cunverte l'energia cinetica di l'acqua in muvimentu in energia meccanica o elettrica, è unu di i primi dispositivi utilizati per cunvertisce l'energia di l'acqua in muvimentu in travagliu utilizabile era u Waterwheel Design.
A cuncepzione di e rote idrauliche hà evolutu cù u tempu, cù alcune rote idrauliche orientate verticalmente, alcune orizzontalmente è alcune cù pulegge è ingranaggi elaborati attaccati, ma sò tutte cuncepite per fà a stessa funzione, vale à dì "cunvertisce u muvimentu lineare di l'acqua in muvimentu in un muvimentu rotativu chì pò esse adupratu per guidà qualsiasi pezzu di macchina cunnessu à ella per mezu di un arburu rotante".
Cuncepimentu tipicu di a rota idraulica
I primi disinni di rote idrauliche eranu macchine abbastanza primitive è simplici, custituite da una rota di legnu verticale cù lame o secchi di legnu fissi ugualmente intornu à a so circunferenza, tutti sustinuti da un arburu urizzuntale cù a forza di l'acqua chì scorri sottu à ella chì spinge a rota in direzzione tangenziale contr'à e lame.
Queste rote idrauliche verticali eranu assai superiori à u precedente disignu di rote idrauliche orizzontali di l'antichi Grechi è Egiziani, perchè pudianu funziunà in modu più efficiente traducendu u momentum di l'acqua in muvimentu in putenza. E pulegge è l'ingranaggi eranu tandu attaccati à a rota idraulica, ciò chì permetteva un cambiamentu di direzzione di un arburu rotante da orizzontale à verticale per fà funziunà e macine, segà u legnu, schiaccià u minerale, timbrare è taglià ecc.
Tipi di cuncepimentu di rote idrauliche
A maiò parte di e rote idrauliche, cunnisciute ancu cum'è mulini à acqua o semplicemente rote idrauliche, sò rote muntate verticalmente chì giranu intornu à un asse orizzontale, è questi tipi di rote idrauliche sò classificate per u modu in cui l'acqua hè applicata à a rota, in relazione à l'asse di a rota. Cum'è pudete aspittà, e rote idrauliche sò macchine relativamente grande chì giranu à basse velocità angulari, è anu una bassa efficienza, per via di perdite per attritu è u riempimentu incompletu di i secchi, ecc.
L'azione di l'acqua chì spinge contr'à e rote, i secchi o e pale, sviluppa una coppia nantu à l'asse, ma dirigendu l'acqua versu queste pale è secchi da diverse pusizioni nantu à a rota, a velocità di rotazione è a so efficienza ponu esse migliurate. I dui tipi più cumuni di cuncepimentu di rote idrauliche sò a "rota idraulica sottuspinta" è a "rota idraulica sopraspinta".
Cuncepimentu di a rota acquatica Undershot
U disignu di a rota idraulica Undershot, cunnisciutu ancu cum'è "rota di fiume", era u tipu di rota idraulica più cumunamente utilizatu cuncipitu da l'antichi Grechi è Rumani, postu chì hè u tipu di rota u più simplice, u più economicu è u più faciule da custruisce.
In questu tipu di cuncepimentu di rota idraulica, a rota hè simplicemente piazzata direttamente in un fiume chì scorre veloce è sustenuta da sopra. U muvimentu di l'acqua sottu crea una azzione di spinta contr'à e pale immerse nantu à a parte inferiore di a rota chì li permette di girà in una sola direzzione in relazione à a direzzione di u flussu di l'acqua.
Stu tipu di cuncepimentu di rota idraulica hè generalmente adupratu in zone piane senza pendenza naturale di u terrenu o induve u flussu di l'acqua hè abbastanza veloce. In paragone cù l'altri disinni di rote idrauliche, stu tipu di cuncepimentu hè assai inefficiente, cù solu u 20% di l'energia putenziale di l'acqua aduprata per fà girà a rota. Inoltre, l'energia di l'acqua hè aduprata solu una volta per girà a rota, dopu à quale scorre via cù u restu di l'acqua.
Un altru svantaghju di a rota idraulica sottumessa hè chì richiede grandi quantità d'acqua chì si move à velocità. Dunque, e rote idrauliche sottumesse sò generalmente situate nantu à e rive di i fiumi, postu chì i corsi d'acqua o i ruscelli più chjuchi ùn anu micca abbastanza energia putenziale in l'acqua in muvimentu.
Un modu per migliurà ligeramente l'efficienza di una rota idraulica sottumessa hè di devià una percentuale di l'acqua in u fiume longu un canale o un condotto strettu in modu chì u 100% di l'acqua deviata sia aduprata per fà girà a rota. Per ottene questu, a rota sottumessa deve esse stretta è adattassi assai precisamente in u canale per impedisce à l'acqua di scappà da i lati o aumentendu u numeru o a dimensione di e pale.
Cuncepimentu di a rota idraulica Overshot
U disignu di a rota idraulica sovraspinta hè u tipu più cumunu di disignu di rota idraulica. A rota idraulica sovraspinta hè più cumplicata in a so custruzzione è cuncepimentu chè a rota idraulica sottospinta precedente, postu chì usa secchi o picculi compartimenti per catturà è mantene l'acqua.
Sti secchi si riempienu d'acqua chì scorri in cima à a rota. U pesu gravitazionale di l'acqua in i secchi pieni face chì a rota roti intornu à u so asse cintrali mentre i secchi vioti da l'altra parte di a rota diventanu più ligeri.
Stu tipu di rota idraulica usa a gravità per migliurà a pruduzzione è ancu l'acqua stessa, dunque e rote idrauliche sovraspinte sò assai più efficienti cà i disinni sottuspinti postu chì quasi tutta l'acqua è u so pesu sò aduprati per pruduce putenza di pruduzzione. Tuttavia, cum'è prima, l'energia di l'acqua hè aduprata solu una volta per fà girà a rota, dopu à quale scorre via cù u restu di l'acqua.
E rote idrauliche sovrastate sò sospese sopra un fiume o un ruscellu è sò generalmente custruite nantu à i fianchi di e colline chì furniscenu un approvvigionamentu d'acqua da sopra cù una bassa testa (a distanza verticale trà l'acqua in cima è u fiume o u ruscellu sottu) trà 5 è 20 metri. Una piccula diga o diga pò esse custruita è aduprata per canalizà è aumentà a velocità di l'acqua finu à a cima di a rota dendu li più energia, ma hè u vulume d'acqua piuttostu chè a so velocità chì aiuta à fà girà a rota.
In generale, e rote idrauliche sovrastate sò custruite u più grande pussibule per dà a più grande distanza di testa pussibule per u pesu gravitazionale di l'acqua per fà rotà a rota. Tuttavia, e rote idrauliche di grande diametru sò più cumplicate è costose da custruisce per via di u pesu di a rota è di l'acqua.
Quandu i secchi individuali sò pieni d'acqua, u pesu gravitaziunale di l'acqua face chì a rota roti in a direzzione di u flussu di l'acqua. Quandu l'angulu di rotazione s'avvicina à u fondu di a rota, l'acqua in u secchiu si svuota in u fiume o in u ruscellu sottu, ma u pesu di i secchi chì giranu daretu à ellu face chì a rota cuntinui cù a so velocità di rotazione. U secchiu viotu cuntinueghja intornu à a rota chì gira finu à ch'ellu ùn torna in cima prontu à esse pienu di più acqua è u ciclu si ripete. Unu di i svantaghji di un disignu di rota idraulica sovraccarica hè chì l'acqua hè aduprata solu una volta mentre scorri sopra a rota.
U disignu di a rota idraulica Pitchback
U disignu di a rota idraulica Pitchback hè una variazione di a rota idraulica overshot precedente, postu chì usa ancu u pesu gravitaziunale di l'acqua per aiutà à rotà a rota, ma usa ancu u flussu di l'acqua usata sottu à ella per dà una spinta supplementare. Stu tipu di disignu di rota idraulica usa un sistema di alimentazione à bassa testa chì furnisce l'acqua vicinu à a cima di a rota da un pentrough sopra.
À u cuntrariu di a rota idraulica sovrastata chì canalizzava l'acqua direttamente sopra a rota facendula rotà in a direzzione di u flussu di l'acqua, a rota idraulica à reazione pitchback alimenta l'acqua verticalmente in ghjò attraversu un imbutu è in u secchiu sottu, facendu chì a rota roti in a direzzione opposta à u flussu di l'acqua sopra.
Cum'è a rota idraulica precedente, u pesu gravitaziunale di l'acqua in i secchi face chì a rota roti, ma in sensu antiorariu. Quandu l'angulu di rotazione s'avvicina à u fondu di a rota, l'acqua intrappulata in i secchi si svuota in sottu. Mentre u secchiu viotu hè attaccatu à a rota, cuntinueghja à rotà cù a rota cum'è prima finu à ch'ella ùn torna in cima, pronta per esse piena d'acqua, è u ciclu si ripete.
A diffarenza sta volta hè chì l'acqua usata svuotata da u bucket rotante scorre in a direzzione di a rota rotante (postu chì ùn hà altru locu induve andà), simile à u principiu di a rota idraulica sottumarina. Cusì, u principale vantaghju di a rota idraulica à pitchback hè chì usa l'energia di l'acqua duie volte, una volta da sopra è una volta da sottu per fà rotà a rota intornu à u so asse cintrali.
U risultatu hè chì l'efficienza di u disignu di a rota idraulica hè assai aumentata à più di l'80% di l'energia di l'acqua, postu chì hè guidata sia da u pesu gravitazionale di l'acqua in entrata sia da a forza o a pressione di l'acqua diretta in i secchi da sopra, è ancu da u flussu di l'acqua usata sottu chì spinge contr'à i secchi. U svantaghju però di una rota idraulica à pitchback hè chì hà bisognu di una disposizione di furnimentu d'acqua un pocu più cumplessa direttamente sopra a rota cù scivoli è pentroughs.
U disignu di a rota idraulica di Breastshot
U disignu di a rota idraulica à colpu di pettu hè un altru disignu di rota idraulica muntata verticalmente induve l'acqua entra in i secchi à circa a mità di l'altezza di l'asse, o ghjustu sopra, è poi scorre fora in fondu in a direzzione di a rotazione di e rote. In generale, a rota idraulica à colpu di pettu hè aduprata in situazioni induve a colonna d'acqua hè insufficiente per alimentà un disignu di rota idraulica à colpu di pettu o à pitchback da sopra.
U svantaghju quì hè chì u pesu gravitaziunale di l'acqua hè adupratu solu per circa un quartu di a rotazione, à u cuntrariu di prima, chì era per a mità di a rotazione. Per superà sta bassa altezza di testa, i secchi di e rote idrauliche sò fatti più larghi per estrarre a quantità necessaria di energia potenziale da l'acqua.
E rote idrauliche à pettu utilizanu circa u listessu pesu gravitaziunale di l'acqua per fà rotà a rota, ma postu chì l'altezza di a testa di l'acqua hè circa a metà di quella di una tipica rota idraulica à sovrapposizione, i secchi sò assai più larghi cà i disinni precedenti di rote idrauliche per aumentà u vulume di l'acqua catturata in i secchi. U svantaghju di stu tipu di cuncepimentu hè un aumentu di a larghezza è di u pesu di l'acqua purtata da ogni secchiu. Cum'è cù u disignu pitchback, a rota à pettu usa l'energia di l'acqua duie volte, postu chì a rota idraulica hè cuncipita per stà in l'acqua, permettendu à l'acqua usata d'aiutà à a rotazione di a rota mentre scorre à valle.
Generà elettricità aduprendu una rota idraulica
Storicamente, e rote idrauliche sò state aduprate per macinà a farina, i cereali è altri travagli meccanichi simili. Ma e rote idrauliche ponu ancu esse aduprate per a generazione di elettricità, chjamata sistema idroelettricu. Cunnettendu un generatore elettricu à l'arburu rotante di e rote idrauliche, direttamente o indirettamente aduprendu cinghie di trasmissione è pulegge, e rote idrauliche ponu esse aduprate per generà energia continuamente 24 ore à ghjornu, à u cuntrariu di l'energia solare. Se a rota idraulica hè cuncipita currettamente, un picculu o "micro" sistema idroelettricu pò pruduce abbastanza elettricità per alimentà l'illuminazione è/o l'apparecchi elettrici in una casa media.
Cercate generatori di rota idraulica cuncepiti per pruduce a so pruduzzione ottima à velocità relativamente basse. Per i picculi prughjetti, un picculu mutore CC pò esse adupratu cum'è generatore à bassa velocità o alternatore automobilisticu, ma questi sò cuncepiti per travaglià à velocità assai più elevate, dunque pò esse necessaria una certa forma di ingranaggi. Un generatore di turbina eolica hè un generatore di rota idraulica ideale postu chì hè cuncipitu per un funziunamentu à bassa velocità è alta pruduzzione.
S'ellu ci hè un fiume o un ruscellu chì scorri abbastanza veloce vicinu à a vostra casa o giardinu chì pudete aduprà, allora un sistema idroelettricu à piccula scala pò esse una megliu alternativa à altre forme di fonti d'energia rinnuvevuli cum'è "l'energia eolica" o "l'energia solare" postu chì hà assai menu impattu visuale. Inoltre, cum'è l'energia eolica è solare, cù un sistema di generazione à piccula scala cuncepitu cù una rota idraulica cunnessa à a rete elettrica lucale, qualsiasi elettricità chì generate ma ùn aduprate micca pò esse venduta à a cumpagnia elettrica.
In u prossimu tutoriale nantu à l'energia idroelettrica, esamineremu i sfarenti tippi di turbine dispunibili chì pudemu attaccà à u nostru disignu di rote idrauliche per a generazione di energia idroelettrica. Per più infurmazioni nantu à u disignu di rote idrauliche è cumu generà a vostra propria elettricità aduprendu a putenza di l'acqua, o ottene più infurmazioni nantu à l'energia idroelettrica nantu à i vari disinni di rote idrauliche dispunibili, o per esplorà i vantaghji è i svantaghji di l'energia idroelettrica, cliccate quì per urdinà a vostra copia da Amazon oghje nantu à i principii è a custruzzione di e rote idrauliche chì ponu esse aduprate per generà elettricità.
Data di publicazione: 25 di ghjugnu 2021
