Waasserraddesign fir e Waasserkraaftwierk

Waasserraddesign fir Hydroenergie
Hydroenergie ass eng Technologie, déi déi kinetesch Energie vu beweegtem Waasser a mechanesch oder elektresch Energie ëmwandelt, an ee vun den éischten Apparater, déi benotzt goufen, fir d'Energie vu beweegtem Waasser a brauchbar Aarbecht ëmzewandelen, war den Waterwheel Design.
D'Konstruktioun vu Waasserrieder huet sech mat der Zäit weiderentwéckelt, mat e puer Waasserrieder, déi vertikal ausgeriicht sinn, anerer horizontal an anerer mat opwännege Riemscheiwen a Zännrieder, awer si sinn all entwéckelt fir déiselwecht Funktioun ze erfëllen, nämlech "d'linear Bewegung vum fléissende Waasser an eng Rotatiounsbewegung ëmzewandelen, déi benotzt ka ginn fir all Maschinn unzedreiwen, déi iwwer eng rotéierend Well mat hir verbonnen ass".

Typesch Waasserraddesign
Fréi Waasserrieder-Design waren zimmlech primitiv an einfach Maschinnen, déi aus engem vertikale Holzrad mat hëlze Blieder oder Eemeren bestoungen, déi gläichméisseg ronderëm hiren Ëmfang befestegt waren, all op enger horizontaler Well gelagert waren, wouduerch d'Kraaft vum Waasser, deen drënner fléisst, d'Rad an enger tangentialer Richtung géint d'Blieder gedréckt huet.
Dës vertikal Waasserrieder ware vill besser wéi déi fréier horizontal Waasserrieder vun den antike Griichen an Ägypter, well se méi effizient funktionéiere konnten an den Impuls vum fléissende Waasser a Kraaft ëmsetzen. Riemscheiwen an Zännrieder goufen dann un d'Waasserrad befestegt, wat eng Ännerung vun der Richtung vun enger rotéierender Well vun horizontal op vertikal erlaabt huet, fir Millesteen ze bedreiwen, Holz ze seeën, Äerz ze zerbriechen, ze stampen an ze schneiden etc.

Aarte vu Waasserraddesign
Déi meescht Waasserrieder, och bekannt als Waassermillen oder einfach Waasserrieder, si vertikal montéiert Rieder, déi ëm eng horizontal Achs rotéieren, an dës Zorte vu Waasserrieder gi klasséiert no der Aart a Weis, wéi d'Waasser op d'Rad applizéiert gëtt, relativ zu der Achs vum Rad. Wéi een et sech virstelle kann, si Waasserrieder relativ grouss Maschinnen, déi mat niddrege Wénkelgeschwindegkeete rotéieren an eng niddreg Effizienz hunn, wéinst Verloschter duerch Reibung an dem onvollstännege Fëllen vun den Eemer, etc.
D'Aktioun vum Waasser, dat géint d'Rieder, d'Eemeren oder d'Schaffele dréckt, entwéckelt en Dréimoment op der Achs, awer andeems d'Waasser vu verschiddene Positiounen um Rad op dës Schaffele an Eemeren geriicht gëtt, kënnen d'Rotatiounsgeschwindegkeet an hir Effizienz verbessert ginn. Déi zwou heefegst Aarte vu Waasserraddesignen sinn den "Ënnerschlagswasserrad" an den "Iwwerschlagswasserrad".

Ënnerschlag Waasserrad Design
Den Undershot-Waasserrad-Design, och bekannt als "Stroumrad", war déi am meeschte benotzt Aart vu Waasserrad, déi vun den antike Griichen a Réimer entworf gouf, well et déi einfachst, bëllegst an einfachst Aart vu Rad ass fir ze bauen.
Bei dëser Zort Waasserrad-Design gëtt d'Rad einfach direkt an e séier fléissende Floss placéiert a vun uewen ënnerstëtzt. D'Bewegung vum Waasser ënnen erstellt eng Drockaktioun géint déi ënnergeet Paddelen um ënneschten Deel vum Rad, sou datt et sech nëmmen an eng Richtung am Verhältnes zu der Waasserstroumrichtung dréie kann.
Dës Zort Waasserraddesign gëtt meeschtens a flaache Gebidder ouni natierlechen Hang vum Land oder wou de Waasserfloss séier genuch ass, benotzt. Am Verglach mat den anere Waasserraddesignen ass dës Zort Design ganz ineffizient, mat nëmmen 20% vun der potenzieller Energie vum Waasser, déi benotzt gëtt fir d'Rad tatsächlech ze dréinen. Ausserdeem gëtt d'Waasserenergie nëmmen eemol benotzt fir d'Rad ze dréinen, duerno fléisst se mam Rescht vum Waasser ewech.
En aneren Nodeel vum Ënnerschlagwaasserrad ass, datt et grouss Quantitéiten u Waasser brauch, déi mat Geschwindegkeet fléissen. Dofir sinn Ënnerschlagwaasserrieder normalerweis um Ufer vu Flëss placéiert, well méi kleng Baachen oder Baachen net genuch potenziell Energie am fléissende Waasser hunn.
Eng Méiglechkeet, d'Effizienz vun engem Ënnerschlagwaasserrad liicht ze verbesseren, ass et, e Prozentsaz vum Waasser am Floss laanscht e schmuele Kanal oder eng Kanal ofzeleeden, sou datt 100% vum ofgeleete Waasser benotzt gëtt, fir d'Rad ze rotéieren. Fir dëst z'erreechen, muss d'Ënnerschlagrad schmuel sinn a ganz präzis am Kanal passen, fir ze verhënneren, datt d'Waasser laanscht d'Säite rausleeft, oder andeems entweder d'Zuel oder d'Gréisst vun de Paddelen erhéicht gëtt.

Overshot Waasserrad Design
Den Overshot-Waasserrad-Design ass déi heefegst Aart vu Waasserrad-Design. Den Overshot-Waasserrad ass méi komplizéiert a senger Konstruktioun an Design wéi de fréiere Undershot-Waasserrad, well en Eemer oder kleng Fächer benotzt fir d'Waasser souwuel ze fänken wéi och ze halen.
Dës Eemer fëllen sech mat Waasser, dat uewen um Rad eran fléisst. D'Gravitatiounsgewiicht vum Waasser an de vollen Eemer bewierkt, datt d'Rad ëm seng zentral Achs dréint, well déi eidel Eemer op der anerer Säit vum Rad méi liicht ginn.
Dës Zort Waasserrad benotzt d'Schwéierkraaft fir d'Leeschtung ze verbesseren, souwéi d'Waasser selwer. Dofir si Waasserrieder mat Iwwerschoss vill méi effizient wéi Waasserrieder mat Ënnerschoss, well bal dat ganzt Waasser a säi Gewiicht benotzt gi fir d'Leeschtung ze produzéieren. Wéi virdrun gëtt d'Waasserenergie awer nëmmen eemol benotzt fir d'Rad ze dréinen, duerno fléisst se mam Rescht vum Waasser ewech.
Iwwerschosswaasserrieder hänken iwwer engem Floss oder Baach a gi meeschtens op den Hiwwele gebaut, fir eng Waasserversuergung vun uewen mat enger gerénger Héicht (dem vertikale Ofstand tëscht dem Waasser uewen an dem Floss oder Baach drënner) tëscht 5 an 20 Meter ze garantéieren. E klenge Staudamm oder Weier kann gebaut a benotzt ginn, fir d'Waasser souwuel op d'Spëtzt vum Rad ze leeden wéi och d'Geschwindegkeet ze erhéijen, wouduerch et méi Energie kritt, awer et ass d'Volumen vum Waasser anstatt seng Geschwindegkeet, déi hëlleft, d'Rad ze rotéieren.

Generell gi Waasserrieder mat Iwwerschlag sou grouss wéi méiglech gebaut, fir déi gréisstméiglech Distanz ze bidden, fir datt d'Gravitatiounsgewiicht vum Waasser d'Rad rotéiere kann. Waasserrieder mat engem groussen Duerchmiesser si méi komplizéiert a méi deier ze bauen wéinst dem Gewiicht vum Rad a Waasser.
Wann déi eenzel Eemer mat Waasser gefëllt sinn, bewierkt d'Gravitatiounsgewiicht vum Waasser, datt d'Rad a Richtung vum Waasserfloss dréint. Wann de Rotatiounswénkel méi no beim Buedem vum Rad kënnt, leeft d'Waasser am Eemer an de Floss oder de Baach drënner aus, awer d'Gewiicht vun den Eemer, déi hannendrun dréinen, bewierkt, datt d'Rad mat senger Rotatiounsgeschwindegkeet weider dréint. Den eidelen Eemer dréint sech weider ëm dat rotéierend Rad, bis en erëm uewen ukommt, prett fir mat méi Waasser gefëllt ze ginn, an de Zyklus widderhëlt sech. Ee vun den Nodeeler vun engem Iwwerschoss-Waasserrad-Design ass, datt d'Waasser nëmmen eemol benotzt gëtt, well et iwwer d'Rad fléisst.

Den Design vum Pitchback Waasserrad
Den Design vum Pitchback-Waasserrad ass eng Variant vum viregten Iwwerschoss-Waasserrad, well en och d'Gravitatiounsgewiicht vum Waasser benotzt fir d'Rad ze rotéieren, awer och de Floss vum Ofwaasser drënner fir en zousätzleche Stouss ze ginn. Dës Zort Waasserraddesign benotzt en niddrege Kappzoufloss, deen d'Waasser no bei der Spëtzt vum Rad vun engem Duerchgank driwwer liwwert.
Am Géigesaz zum Iwwerschoss-Waasserrad, dat d'Waasser direkt iwwer d'Rad geleet huet, wouduerch et a Richtung vum Waasserfloss gedréit huet, fiddert d'Pitchback-Waasserrad d'Waasser vertikal no ënnen duerch en Trichter an den Eemer drënner, wouduerch d'Rad an der Géigendeelrichtung vum Waasserfloss driwwer gedréit.
Genau wéi beim viregten Iwwerstuerz-Waasserrad dréit sech d'Gravitatiounsgewiicht vum Waasser an den Eemeren, awer géint den Auerzäresënn. Wann de Rotatiounswénkel sech dem Buedem vum Rad méi no kënnt, leeft d'Waasser, dat an den Eemeren agespaart ass, no ënnen eraus. Soubal den eidelen Eemer um Rad befestegt ass, dréit en sech weider mam Rad wéi virdrun, bis en erëm uewen ukomm ass a prett ass fir mat méi Waasser gefëllt ze ginn, an de Zyklus widderhëlt sech.
Den Ënnerscheed dës Kéier ass, datt d'Ofwaasser, dat aus dem rotéierende Eemer erausgelooss gëtt, a Richtung vum rotéierende Rad ewechfléisst (well et soss néierens hinzegoen huet), ähnlech wéi beim Prinzip vum Ënnerschlagwaasserrad. Dofir ass den Haaptvirdeel vum Pitchback-Waasserrad, datt et d'Energie vum Waasser zweemol benotzt, eemol vun uewen an eemol vun ënnen, fir d'Rad ëm seng zentral Achs ze dréinen.
D'Resultat ass, datt d'Effizienz vum Waasserraddesign staark eropgeet, op iwwer 80% vun der Waasserenergie, well se souwuel vum Gravitatiounsgewiicht vum erakommende Waasser wéi och vum Waasserdrock, dat vun uewen an d'Eemer geriicht gëtt, souwéi vum Floss vum Ofwaasser ënnen, deen géint d'Eemer dréckt, ugedriwwe gëtt. Den Nodeel vun engem Pitchback-Waasserrad ass awer, datt et eng e bësse méi komplex Waasserversuergungsanlag direkt iwwer dem Rad mat Rutschen an Duerchlafen brauch.

Den Design vum Breastshot Waasserrad
Den "Breastshot Water Wheel Design" ass en aneren vertikal montéierte Waasserraddesign, bei deem d'Waasser ongeféier hallef op der Achshéicht oder just driwwer an d'Eemer kënnt an dann ënnen an d'Richtung vun der Rotatioun vun de Rieder erausfléisst. Am Allgemengen gëtt de "Breastshot Water Wheel Rad" a Situatiounen agesat, wou d'Waasserhéicht net ausreechend ass, fir en "Overshot" oder "Pitchback" Waasserraddesign vun uewen unzedreiwen.
Den Nodeel hei ass, datt d'Gravitatiounsgewiicht vum Waasser nëmme fir ongeféier ee Véirel vun der Rotatioun benotzt gëtt, am Géigesaz zu virdrun, wou dat fir d'Halschent vun der Rotatioun de Fall war. Fir dës niddreg Kapphéicht ze iwwerwannen, ginn d'Eemer vun de Waasserrieder méi breet gemaach, fir déi néideg Quantitéit u potenzieller Energie aus dem Waasser ze extrahéieren.
Broschtschoss-Waasserrieder benotzen ongeféier datselwecht Gravitatiounsgewiicht vum Waasser fir d'Rad ze rotéieren, awer well d'Kapphéicht vum Waasser ongeféier d'Halschent vun där vun engem typeschen Iwwerschoss-Waasserrad ass, sinn d'Eemere vill méi breet wéi fréier Waasserraddesignen, fir de Volumen vum Waasser ze erhéijen, dat an den Eemere gefaange gëtt. Den Nodeel vun dëser Zort Design ass eng Erhéijung vun der Breet a vum Gewiicht vum Waasser, dat vun all Eemer gedroe gëtt. Wéi beim Pitchback-Design benotzt d'Broschtschoss-Rad d'Energie vum Waasser duebel sou vill, wéi d'Waasserrad sou entworf ass, datt se am Waasser sëtzt, sou datt d'Ofwaasser bei der Rotatioun vum Rad hëllefe kann, wann et de Floss erof fléisst.

Stroum mat engem Waasserrad generéieren
Historesch goufen Waasserrieder benotzt fir Miel, Kären an aner sou mechanesch Aufgaben ze muelen. Awer Waasserrieder kënnen och fir d'Generatioun vun Elektrizitéit benotzt ginn, genannt Hydroelektrizitéitssystem. Andeems en elektresche Generator un d'Rotatiounsachs vum Waasserrad ugeschloss gëtt, entweder direkt oder indirekt mat Undriffsriemen a Riemscheiwen, kënne Waasserrieder benotzt ginn fir 24 Stonnen den Dag kontinuéierlech Stroum ze generéieren, am Géigesaz zu Solarenergie. Wann d'Waasserrad richteg entworf ass, kann e klengt oder "Mikro" Hydroelektrizitéitssystem genuch Stroum produzéieren fir Beliichtung an/oder elektresch Apparater an engem duerchschnëttlechen Haus ze bedreiwen.
Sicht no Waasserradgeneratoren, déi entwéckelt sinn, fir hir optimal Leeschtung bei relativ niddrege Geschwindegkeeten ze produzéieren. Fir kleng Projeten kann e klenge Gläichstroummotor als Niddergeschwindegkeetsgenerator oder als Alternator fir Autoen benotzt ginn, awer dës sinn entwéckelt fir bei vill méi héije Geschwindegkeeten ze funktionéieren, sou datt eng Form vun engem Getriebe néideg ka sinn. E Wandturbinngenerator ass e ideale Waasserradgenerator, well e fir e Betrib mat niddreger Geschwindegkeet an héijer Leeschtung entwéckelt ass.
Wann et e zimmlech séier fléissende Floss oder Baach an der Géigend vun Ärem Haus oder Gaart gëtt, deen Dir benotze kënnt, da kéint e klengt Waasserkraaftwierk eng besser Alternativ zu anere Forme vun erneierbaren Energiequellen wéi "Wandenergie" oder "Solarenergie" sinn, well et vill manner visuell Impakt huet. Genau wéi Wand- a Solarenergie kann och mat engem ugeschlossene klenge Waasserrad-Generatiounssystem, dat un d'lokal Versuergungsnetz ugeschloss ass, all Stroum, deen Dir generéiert, awer net benotzt, un d'Stroumgesellschaft zréckverkaaft ginn.
Am nächste Tutorial iwwer Waasserkraaft wäerte mir eis déi verschidden Zorte vun Turbinnen ukucken, déi mir un eise Waasserraddesign fir d'Waasserkraaftproduktioun uschléissen kéinten. Fir méi Informatiounen iwwer Waasserraddesign a wéi Dir Ären eegene Stroum mat der Kraaft vum Waasser generéiere kënnt, oder fir méi Informatiounen iwwer Waasserkraaft iwwer déi verschidden verfügbar Waasserraddesignen ze kréien, oder fir d'Vir- an Nodeeler vun der Waasserkraaft z'ënnersichen, klickt hei fir Äert Exemplar haut vun Amazon ze bestellen iwwer d'Prinzipien an d'Konstruktioun vu Waasserrieder, déi fir d'Produktioun vu Stroum benotzt kënne ginn.