Ing saindenging jagad, pembangkit listrik tenaga air ngasilake udakara 24 persen listrik ing saindenging jagad lan nyedhiyakake luwih saka 1 milyar wong kanthi tenaga. Pembangkit listrik tenaga air ing donya ngasilake total 675.000 megawatt, padha karo energi 3,6 milyar barel minyak, miturut Laboratorium Energi Terbarukan Nasional. Ana luwih saka 2.000 pembangkit listrik tenaga air sing beroperasi ing Amerika Serikat, nggawe PLTA minangka sumber energi terbarukan paling gedhe ing negara kasebut.
Ing artikel iki, kita bakal nliti babagan carane banyu tiba nggawe energi lan sinau babagan siklus hidrologi sing nggawe aliran banyu sing penting kanggo tenaga hidro. Sampeyan uga bakal bisa ndeleng siji aplikasi tenaga hidro unik sing bisa mengaruhi urip saben dinane.
Nalika ndeleng kali mili, angel mbayangno kekuwatan sing digawa. Yen sampeyan wis tau arung jeram, sampeyan wis ngrasakake bagean cilik saka kekuwatane kali. Jeram banyu putih digawe minangka kali, nggawa banyu akeh mudhun, macet liwat dalan sing sempit. Minangka kali dipeksa liwat bukaan iki, alirane cepet. Banjir minangka conto liyane babagan kekuwatan volume banyu sing gedhe banget.
Pembangkit listrik tenaga air nggunakake energi banyu lan nggunakake mekanika prasaja kanggo ngowahi energi kasebut dadi listrik. Pembangkit listrik tenaga air adhedhasar konsep sing rada prasaja - banyu sing mili liwat bendungan dadi turbin, sing dadi generator.
Mangkene komponen dhasar saka pembangkit listrik tenaga air konvensional:
Poros sing nyambungake turbin lan generator
Bendungan - Umume pembangkit listrik tenaga air ngandelake bendungan sing nahan banyu, nggawe reservoir gedhe. Asring, reservoir iki digunakake minangka tlaga rekreasi, kayata Lake Roosevelt ing Grand Coulee Dam ing Washington State.
Intake - Gates ing bendungan mbukak lan gravitasi narik banyu liwat penstock, pipa sing ndadékaké menyang turbin. Banyu nggawe tekanan nalika mili liwat pipa iki.
Turbin - Banyu nyerang lan ngowahi bilah gedhe turbin, sing dipasang ing generator ing ndhuwur kanthi poros. Jenis turbin sing paling umum kanggo pembangkit listrik tenaga air yaiku Turbin Francis, sing katon kaya piringan gedhe kanthi bilah sing mlengkung. Turbin bisa bobote nganti 172 ton lan muter kanthi kecepatan 90 putaran saben menit (rpm), miturut Yayasan Pendidikan Air & Energi (FWEE).
Generators - Nalika glathi turbin nguripake, supaya nindakake seri wesi sembrani nang generator. Magnet raksasa muter gulungan tembaga sing kepungkur, ngasilake arus bolak-balik (AC) kanthi ngobahake elektron. (Sampeyan bakal sinau luwih lengkap babagan carane generator bisa digunakake mengko.)
Transformer - Trafo ing njero powerhouse njupuk AC lan ngowahi dadi arus voltase sing luwih dhuwur.
Saluran listrik - Saka saben pembangkit listrik ana papat kabel: telung fase daya sing diprodhuksi bebarengan plus netral utawa lemah sing umum kanggo kabeh telu. (Waca Cara Kerja Grid Distribusi Daya kanggo sinau luwih lengkap babagan transmisi saluran listrik.)
Outflow - Banyu bekas digawa liwat pipa, sing diarani tailraces, lan mlebu maneh ing hilir kali.
Banyu ing reservoir dianggep minangka energi sing disimpen. Nalika gerbang mbukak, banyu sing mili liwat penstock dadi energi kinetik amarga gerakane. Jumlah listrik sing diasilake ditemtokake dening sawetara faktor. Loro faktor kasebut yaiku volume aliran banyu lan jumlah sirah hidrolik. Sirah nuduhake jarak antarane permukaan banyu lan turbin. Nalika sirah lan aliran mundhak, listrik uga diasilake. Sirah biasane gumantung marang jumlah banyu ing reservoir.
Ana jinis pembangkit listrik tenaga air liyane, sing diarani pembangkit tenaga pompa. Ing pembangkit listrik tenaga air konvensional, banyu saka reservoir mili liwat pabrik, metu lan digawa mudhun. Pabrik panyimpenan pompa duwe rong reservoir:
Reservoir ndhuwur - Kaya pembangkit listrik tenaga air konvensional, bendungan nggawe reservoir. Banyu ing wadhuk iki mili liwat pembangkit listrik tenaga air kanggo nggawe listrik.
Reservoir ngisor - Banyu sing metu saka pembangkit listrik tenaga air mili menyang reservoir sing luwih murah tinimbang mlebu maneh ing kali lan mili menyang hilir.
Nggunakake turbin sing bisa dibalik, tanduran bisa ngompa banyu bali menyang reservoir ndhuwur. Iki ditindakake ing jam sibuk. Ateges, reservoir kapindho ngisi maneh reservoir ndhuwur. Kanthi mompa banyu bali menyang reservoir ndhuwur, tanduran nduweni luwih akeh banyu kanggo ngasilake listrik sajrone konsumsi puncak.
Generator
Jantung pembangkit listrik tenaga air yaiku generator. Umume pembangkit listrik tenaga air duwe sawetara generator kasebut.
Generator, kaya sing wis sampeyan duga, ngasilake listrik. Proses dhasar ngasilake listrik kanthi cara iki yaiku muter seri magnet ing gulungan kawat. Proses iki mindhah elektron, sing ngasilake arus listrik.
Bendungan Hoover nduweni total 17 generator, sing saben siji bisa ngasilake nganti 133 megawatt. Kapasitas total pembangkit listrik tenaga air Bendungan Hoover yaiku 2.074 megawatt. Saben generator digawe saka bagean dhasar tartamtu:
Nalika turbin nguripake, excitor ngirim arus listrik menyang rotor. Rotor minangka seri elektromagnet gedhe sing muter ing jero kumparan kawat tembaga sing kenceng, diarani stator. Medan magnet ing antarane kumparan lan magnet nggawe arus listrik.
Ing Bendungan Hoover, arus 16.500 amps pindhah saka generator menyang trafo, ing ngendi arus mundhak nganti 230.000 amps sadurunge ditularake.
Pembangkit listrik tenaga air njupuk kauntungan saka proses alami sing terus-terusan - proses sing nyebabake udan lan kali mundhak. Saben dina, planet kita kelangan banyu sithik liwat atmosfer amarga sinar ultraviolet ngrusak molekul banyu. Nanging ing wektu sing padha, banyu anyar metu saka njero bumi liwat aktivitas vulkanik. Jumlah banyu sing digawe lan jumlah banyu sing ilang kira-kira padha.
Ing sawayah-wayah, volume total banyu ing donya ana ing pirang-pirang wujud. Bisa dadi cair, kaya ing segara, kali lan udan; padhet, kaya ing gletser; utawa gas, kaya ing uap banyu sing ora katon ing udhara. Owah-owahan banyu amarga diobahake ngubengi planet dening arus angin. Arus angin diasilake dening aktivitas pemanasan srengenge. Siklus arus udhara digawe dening srengenge sing sumunar luwih akeh ing khatulistiwa tinimbang ing wilayah liyane ing planet iki.
Siklus arus udara nyurung pasokan banyu bumi liwat siklus dhewe, sing disebut siklus hidrologi. Nalika srengenge dadi panas banyu cair, banyu nguap dadi uap ing udhara. Srengenge dadi panas udhara, nyebabake hawa munggah ing atmosfer. Udhara luwih adhem ing dhuwur, mula uap banyu mundhak, adhem, kondensasi dadi tetesan. Nalika tetesan cukup nglumpukake ing sawijining wilayah, tetesan kasebut bisa dadi cukup abot kanggo bali menyang Bumi minangka udan.
Siklus hidrologi penting kanggo pembangkit listrik tenaga air amarga gumantung saka aliran banyu. Yen ana kekurangan udan ing cedhak tanduran, banyu ora bakal ngumpul ing hulu. Kanthi ora ana banyu sing nglumpukake, kurang banyu sing mili liwat pembangkit listrik tenaga air lan kurang listrik sing diasilake.
Ide dhasar saka tenaga hidro yaiku nggunakake daya cairan sing obah kanggo ngowahi bilah turbin. Biasane, bendungan gedhe kudu dibangun ing tengah kali kanggo nindakake fungsi kasebut. Sawijining panemuan anyar ngupayakake gagasan tenaga hidro kanthi skala sing luwih cilik kanggo nyedhiyakake listrik kanggo piranti elektronik portabel.
Penemu Robert Komarechka saka Ontario, Kanada, wis nggawe ide kanggo nyelehake generator tenaga hidro cilik ing tlapak sepatu. Dheweke yakin turbin mikro iki bakal ngasilake listrik sing cukup kanggo nyedhiyakake meh kabeh gadget. Ing Mei 2001, Komarechka nampa paten kanggo piranti unik sing nganggo sikil.
Ana prinsip dhasar banget babagan carane kita mlaku: Sikil tiba saka tumit nganti jempol sajrone saben langkah. Nalika sikilmu ndharat ing lemah, kekuwatan diturunake liwat tumit. Nalika sampeyan nyiapake langkah sabanjure, sampeyan muter sikilmu maju, supaya pasukan ditransfer menyang bal sikilmu. Komarechka ketoke ngerteni prinsip dhasar mlaku iki lan wis ngembangake ide kanggo nggunakake kekuwatan kegiatan saben dina iki.
Ana limang bagean kanggo Komarechka "sepatu nganggo perakitan generator hidroelektrik," kaya sing diterangake ing paten:
Cairan - Sistem bakal nggunakake cairan konduktif listrik.
Sacs kanggo nahan cairan - Siji sac diselehake ing tumit lan liyane ing bagean jempol sepatu.
Conduits - Conduits nyambungake saben sac menyang microgenerator.
Turbin - Nalika banyu bolak-balik ing sawijine, iku ngobahake bilah turbin cilik.
Microgenerator - generator dumunung ing antarane rong sacs adi-nepsu, lan kalebu rotor vane, kang drive poros lan nguripake generator.
Nalika wong mlaku, kompresi cairan ing kantong sing ana ing tumit sepatu bakal meksa cairan liwat saluran lan menyang modul generator hidroelektrik. Nalika pangguna terus mlaku, tumit bakal diangkat lan tekanan mudhun bakal ditindakake ing kantong ing ngisor bal sikile wong kasebut. Gerakan cairan kasebut bakal muter rotor lan poros kanggo ngasilake listrik.
Soket njaba bakal diwenehake kanggo nyambungake kabel menyang piranti portabel. Unit output kontrol daya bisa uga kasedhiya kanggo dianggo ing sabuk pangguna. Piranti elektronik banjur bisa dipasang ing unit output kontrol daya iki, sing bakal nyedhiyakake pasokan listrik sing tetep.
"Kanthi tambah akeh piranti portabel sing nganggo baterei," paten kasebut diwaca, "ana kebutuhan sing tambah akeh kanggo nyedhiyakake sumber listrik sing tahan lama, bisa adaptasi, lan efisien." Komarechka ngarepake yen piranti kasebut bakal digunakake kanggo nguwasani komputer portabel, ponsel, pemain CD, panrima GPS lan radio rong arah.
Wektu kirim: Jul-21-2022
