Desain Kincir Banyu kanggo Energi Hidro
Ikon energi hidroEnergi hidro yaiku teknologi sing ngowahi energi kinetik banyu sing obah dadi energi mekanik utawa listrik, lan salah sawijining piranti paling awal sing digunakake kanggo ngowahi energi banyu sing obah dadi karya sing bisa digunakake yaiku Desain Kincir Banyu.
Desain kincir banyu wis berkembang seiring berjalannya waktu, ana kincir banyu sing diorientasikake kanthi vertikal, ana sing horisontal, lan ana sing nganggo katrol lan gir sing rumit, nanging kabeh dirancang kanggo nindakake fungsi sing padha, yaiku "ngowahi gerakan linier banyu sing obah dadi gerakan putar sing bisa digunakake kanggo nggerakake mesin apa wae sing disambungake liwat poros sing muter".
Desain Kincir Banyu Khas
Desain Kincir Banyu awal iku mesin sing cukup primitif lan prasaja sing kasusun saka rodha kayu vertikal kanthi bilah kayu utawa ember sing dipasang padha ing sakubenge kabeh didhukung ing poros horisontal kanthi gaya banyu sing mili ing sangisore ndorong rodha ing arah tangensial nglawan bilah.
Kincir banyu vertikal iki luwih unggul tinimbang desain kincir banyu horisontal sadurungé déning wong Yunani lan Mesir kuna, amarga bisa beroperasi kanthi luwih efisien nerjemahake momentum banyu sing obah dadi daya. Katrol lan gir banjur dipasang ing kincir banyu sing ngidini owah-owahan arah poros sing muter saka horisontal menyang vertikal kanggo ngoperasikake watu giling, kayu gergaji, ngremuk bijih, stamping lan motong, lan liya-liyane.
Jinis-jinis Desain Kincir Banyu
Kincir Banyu umumé, uga dikenal minangka Kincir Banyu utawa mung Kincir Banyu, yaiku rodha sing dipasang kanthi vertikal sing muter ngubengi poros horisontal, lan jinis kincir banyu iki diklasifikasikaké miturut cara banyu diwènèhaké menyang rodha, relatif marang poros rodha. Kaya sing diarepaké, kincir banyu minangka mesin sing relatif gedhé sing muter kanthi kecepatan sudut sing endhek, lan nduwèni efisiensi sing endhek, amarga kerugian amarga gesekan lan pengisian ember sing ora lengkap, lan liya-liyané.
Aksi banyu sing ndorong rodha, ember utawa dayung, ngembangake torsi ing poros, nanging kanthi ngarahake banyu menyang dayung lan ember iki saka posisi sing beda ing rodha, kecepatan rotasi lan efisiensine bisa ditingkatake. Rong jinis desain kincir banyu sing paling umum yaiku "kincir banyu undershot" lan "kincir banyu overshot".
Desain Roda Banyu Undershot
Desain Roda Banyu Undershot, uga dikenal minangka "roda kali" minangka jinis kincir banyu sing paling umum digunakake sing dirancang dening wong Yunani lan Romawi kuna amarga iki minangka jinis roda sing paling gampang, paling murah, lan paling gampang digawe.
Ing desain kincir banyu jinis iki, rodhane mung diselehake langsung menyang kali sing mili deres lan didhukung saka ndhuwur. Gerakan banyu ing ngisor nggawe aksi dorongan marang dayung sing klelep ing sisih ngisor rodha sing ngidini muter ing siji arah mung relatif marang arah aliran banyu.
Desain kincir banyu jinis iki umume digunakake ing wilayah datar tanpa lereng alami tanah utawa ing ngendi aliran banyu obah cukup cepet. Dibandhingake karo desain kincir banyu liyane, desain jinis iki ora efisien banget, mung 20% energi potensial banyu sing digunakake kanggo muter rodha. Uga energi banyu mung digunakake sapisan kanggo muter rodha, sawise iku mili bebarengan karo banyu liyane.
Kekurangan liyane saka kincir banyu undershot yaiku mbutuhake banyu sing obah kanthi cepet. Mulane, kincir banyu undershot biasane dumunung ing pinggir kali amarga kali cilik utawa kali cilik ora duwe energi potensial sing cukup ing banyu sing obah.
Salah sawijining cara kanggo ningkatake efisiensi kincir banyu undershot yaiku kanthi ngalihake persentase banyu ing kali ing sadawane saluran utawa saluran sing sempit supaya 100% banyu sing dialihake digunakake kanggo muter rodha kasebut. Kanggo nggayuh iki, rodha undershot kudu sempit lan pas banget ing saluran supaya banyu ora metu saka sisih utawa kanthi nambah jumlah utawa ukuran dayung.
Desain Kincir Banyu Overshot
Desain Kincir Banyu Overshot minangka jinis desain kincir banyu sing paling umum. Kincir banyu overshot luwih rumit konstruksi lan desaine tinimbang kincir banyu undershot sadurunge amarga nggunakake ember utawa kompartemen cilik kanggo nyekel lan nahan banyu.
Ember-ember iki diisi banyu sing mili saka sisih ndhuwur rodha. Bobot gravitasi banyu ing ember sing kebak nyebabake rodha muter ing sekitar sumbu tengah nalika ember kosong ing sisih liyane rodha dadi luwih entheng.
Roda banyu jinis iki nggunakake gravitasi kanggo ningkatake output uga banyu kasebut dhewe, mula roda banyu overshot luwih efisien tinimbang desain undershot amarga meh kabeh banyu lan bobote digunakake kanggo ngasilake daya output. Nanging kaya sadurunge, energi banyu mung digunakake sapisan kanggo muter rodha, sawise iku mili bebarengan karo banyu liyane.
Kincir banyu sing digantung ing ndhuwur kali lan umume dibangun ing sisih bukit kanggo nyedhiyakake pasokan banyu saka ndhuwur kanthi dhuwur sing cendhek (jarak vertikal antarane banyu ing ndhuwur lan kali utawa kali ing ngisor) antarane 5 nganti 20 meter. Bendungan utawa bendungan cilik bisa dibangun lan digunakake kanggo saluran lan nambah kecepatan banyu menyang ndhuwur roda sing menehi energi luwih akeh, nanging volume banyu tinimbang kecepatane sing mbantu muter roda.
Lumrahé, kincir banyu sing overshot digawe sak gedhéné supaya bisa mènèhi jarak sirah sing paling gedhé kanggo bobot gravitasi banyu supaya bisa muter kincir kasebut. Nanging, kincir banyu kanthi diameter gedhé luwih rumit lan larang digawe amarga bobot kincir lan banyu.
Nalika saben ember diisi banyu, bobot gravitasi banyu nyebabake rodha muter miturut arah aliran banyu. Nalika sudut rotasi saya cedhak karo ngisor rodha, banyu ing njero ember metu menyang kali utawa kali ing ngisor, nanging bobot ember sing muter ing mburine nyebabake rodha terus kanthi kecepatan rotasi. Ember kosong terus ngubengi rodha sing muter nganti bali menyang ndhuwur maneh siap diisi banyu luwih akeh lan siklus kasebut diulang. Salah sawijining kekurangan saka desain kincir banyu overshot yaiku banyu mung digunakake sapisan nalika mili ing ndhuwur rodha.
Desain Kincir Banyu Pitchback
Desain Kincir Banyu Pitchback minangka variasi saka kincir banyu overshot sadurunge amarga uga nggunakake bobot gravitasi banyu kanggo mbantu muter kincir, nanging uga nggunakake aliran banyu limbah ing ngisore kanggo menehi dorongan ekstra. Desain kincir banyu jinis iki nggunakake sistem infeed endhas cendhek sing nyedhiyakake banyu cedhak karo sisih ndhuwur kincir saka pentrough ing ndhuwur.
Ora kaya kincir banyu overshot sing nyalurake banyu langsung ing sadhuwure kincir sing nyebabake muter ing arah aliran banyu, kincir banyu pitchback ngisi banyu kanthi vertikal mudhun liwat corong lan menyang ember ing ngisor sing nyebabake roda muter ing arah sing ngelawan karo aliran banyu ing ndhuwur.
Kaya kincir banyu sing kebanjiran sadurunge, bobot gravitasi banyu ing ember nyebabake rodha muter nanging kanthi arah sing ngelawan arah jarum jam. Nalika sudut rotasi nyedhaki ngisor rodha, banyu sing kejebak ing njero ember bakal metu saka ngisor. Nalika ember kosong dipasang ing rodha, terus muter karo rodha kaya sadurunge nganti bali menyang ndhuwur maneh siap diisi banyu luwih akeh lan siklus kasebut bakal diulang maneh.
Bedane wektu iki yaiku banyu limbah sing dikosongake saka ember sing muter mili menyang arah rodha sing muter (amarga ora ana papan liya kanggo dituju), padha karo prinsip kincir banyu undershot. Dadi, kauntungan utama kincir banyu pitchback yaiku nggunakake energi banyu kaping pindho, sapisan saka ndhuwur lan sapisan saka ngisor kanggo muter rodha ing sekitar poros tengah.
Asilé yaiku efisiensi desain kincir banyu mundhak banget nganti luwih saka 80% saka energi banyu amarga didorong déning bobot gravitasi banyu sing mlebu lan déning gaya utawa tekanan banyu sing diarahake menyang ember saka ndhuwur, uga aliran banyu limbah ing ngisor sing ndorong ember. Kekurangané kincir banyu pitchback yaiku butuh pengaturan pasokan banyu sing rada luwih rumit langsung ing ndhuwur kincir nganggo parasut lan pentrough.
Desain Kincir Banyu Breastshot
Desain Roda Banyu Breastshot minangka desain kincir banyu liyane sing dipasang kanthi vertikal ing ngendi banyu mlebu ember udakara setengah dhuwur ing dhuwur poros, utawa mung ing ndhuwure, banjur mili metu ing sisih ngisor miturut arah rotasi rodha. Umumé, kincir banyu breastshot digunakake ing kahanan nalika pucuk banyu ora cukup kanggo nggerakake desain kincir banyu overshot utawa pitchback saka ndhuwur.
Kekurangane ing kene yaiku bobot gravitasi banyu mung digunakake kanggo udakara seperempat rotasi ora kaya sadurunge sing mung kanggo setengah rotasi. Kanggo ngatasi dhuwur endhas sing kurang iki, ember kincir banyu digawe luwih amba kanggo njupuk jumlah energi potensial sing dibutuhake saka banyu.
Kincir banyu breastshot nggunakake bobot gravitasi banyu sing meh padha kanggo muter rodha, nanging amarga dhuwure banyu udakara setengah saka kincir banyu overshot khas, ember kasebut luwih amba tinimbang desain kincir banyu sadurunge kanggo nambah volume banyu sing kejebak ing ember. Kekurangane saka desain iki yaiku tambah jembar lan bobot banyu sing digawa dening saben ember. Kaya desain pitchback, roda breastshot nggunakake energi banyu kaping pindho amarga kincir banyu dirancang kanggo lungguh ing banyu saengga banyu limbah mbantu muter rodha nalika mili mudhun.
Ngasilake Listrik Nggunakake Kincir Banyu
Sacara historis, kincir banyu wis digunakake kanggo nggiling glepung, sereal, lan tugas mekanik liyane. Nanging kincir banyu uga bisa digunakake kanggo ngasilake listrik, sing diarani sistem Tenaga Hidro. Kanthi nyambungake generator listrik menyang poros puteran kincir banyu, kanthi langsung utawa ora langsung nggunakake sabuk penggerak lan katrol, kincir banyu bisa digunakake kanggo ngasilake daya terus-terusan 24 jam sedina ora kaya energi surya. Yen kincir banyu dirancang kanthi bener, sistem hidroelektrik cilik utawa "mikro" bisa ngasilake listrik sing cukup kanggo nguripake lampu lan/utawa peralatan listrik ing omah rata-rata.
Golekana Generator Kincir Banyu sing dirancang kanggo ngasilake output optimal kanthi kecepatan sing relatif endhek. Kanggo proyek cilik, motor DC cilik bisa digunakake minangka generator kecepatan rendah utawa alternator otomotif nanging iki dirancang kanggo kerja kanthi kecepatan sing luwih dhuwur mula sawetara bentuk gir bisa uga dibutuhake. Generator turbin angin minangka generator kincir banyu sing ideal amarga dirancang kanggo operasi kecepatan rendah lan output dhuwur.
Menawa ana kali utawa kali sing mili cukup deres cedhak omah utawa kebonmu sing bisa kokgunakake, mula sistem tenaga air skala cilik bisa dadi alternatif sing luwih apik tinimbang sumber energi terbarukan liyane kayata "Energi Angin" utawa "Energi Surya" amarga nduweni dampak visual sing luwih sithik. Uga kaya energi angin lan surya, kanthi sistem pembangkit listrik sing dirancang kanggo kincir banyu skala cilik sing disambungake menyang jaringan listrik lokal, listrik apa wae sing kokhasilake nanging ora kokgunakake bisa didol maneh menyang perusahaan listrik.
Ing tutorial sabanjure babagan Energi Hidro, kita bakal ndeleng macem-macem jinis turbin sing kasedhiya sing bisa dipasang ing desain kincir banyu kanggo pembangkit listrik tenaga banyu. Kanggo informasi luwih lengkap babagan Desain Kincir Banyu lan carane ngasilake listrik dhewe nggunakake daya banyu, utawa entuk informasi energi hidro liyane babagan macem-macem desain kincir banyu sing kasedhiya, utawa kanggo njelajah kaluwihan lan kekurangan energi hidro, mula Klik Ing Kene kanggo pesen salinan sampeyan saka Amazon dina iki babagan prinsip lan konstruksi kincir banyu sing bisa digunakake kanggo ngasilake listrik.
Wektu kiriman: 25 Juni 2021
