Turbin air, dengan turbin Kaplan, Pelton dan Francis sebagai yang paling biasa, merupakan mesin berputar besar yang berfungsi untuk menukar tenaga kinetik dan tenaga keupayaan kepada hidroelektrik. Setara moden roda air ini telah digunakan selama lebih 135 tahun untuk penjanaan kuasa perindustrian, dan baru-baru ini penjanaan tenaga kuasa hidro.
Apakah Kegunaan Turbin Air Hari Ini?
Hari ini, kuasa hidro menyumbang kepada 16% daripada penjanaan kuasa dunia. Pada abad ke-19, turbin air digunakan terutamanya untuk kuasa perindustrian sebelum grid elektrik menjadi meluas. Pada masa ini, ia digunakan untuk penjanaan kuasa elektrik dan boleh ditemui di empangan atau kawasan di mana aliran air deras berlaku.
Dengan permintaan tenaga global yang meningkat pesat dan faktor-faktor seperti perubahan iklim dan pengurangan bahan api fosil, hidroelektrik berpotensi untuk memberi impak yang besar sebagai satu bentuk tenaga hijau pada skala dunia. Ketika pencarian sumber kuasa yang mesra alam dan bersih berterusan, turbin Francis boleh menjadi penyelesaian yang sangat popular dan semakin diguna pakai pada tahun-tahun akan datang.
Bagaimanakah Turbin Air Menjana Elektrik?
Tekanan air yang terhasil daripada air yang mengalir secara semula jadi atau buatan wujud sebagai sumber tenaga untuk turbin air. Tenaga ini ditangkap dan ditukar menjadi kuasa hidroelektrik. Sebuah loji kuasa hidro biasanya akan menggunakan empangan di sungai aktif untuk menyimpan air. Air kemudiannya dilepaskan secara berperingkat, mengalir melalui turbin, memutarkannya, dan mengaktifkan penjana yang kemudiannya menghasilkan elektrik.
Berapa Besarkah Turbin Air?
Berdasarkan turus operasinya, turbin air boleh dikelaskan kepada turus tinggi, sederhana dan rendah. Sistem kuasa hidro kepala rendah adalah lebih besar, kerana turbin air perlu besar untuk mencapai kadar aliran yang tinggi manakala tekanan air rendah dikenakan merentasi bilah. Sebaliknya, sistem kuasa hidro kepala tinggi tidak memerlukan lilitan permukaan yang begitu besar, kerana ia digunakan untuk memanfaatkan tenaga daripada sumber air yang bergerak lebih pantas.
Carta yang menerangkan saiz bahagian sistem kuasa hidro yang berbeza termasuk turbin air
Carta yang menerangkan saiz bahagian sistem kuasa hidro yang berbeza termasuk turbin air
Di bawah, kami akan menerangkan beberapa contoh pelbagai jenis turbin air yang digunakan untuk aplikasi dan tekanan air yang berbeza.
Turbin Kaplan (Kepala Tekanan 0-60m)
Turbin ini dikenali sebagai turbin tindak balas aliran paksi, kerana ia mengubah tekanan air semasa ia mengalir melaluinya. Turbin Kaplan menyerupai kipas dan mempunyai bilah boleh laras untuk memaksimumkan kecekapan pada pelbagai tahap air dan tekanan.
Gambarajah turbin Kaplan
Turbin Pelton (Tolok Tekanan 300m-1600m)
Turbin Pelton—atau roda Pelton—dikenali sebagai turbin impuls, kerana ia mengekstrak tenaga daripada air yang bergerak. Turbin ini sesuai untuk aplikasi turus tinggi, kerana ia memerlukan tekanan air yang tinggi untuk mengenakan daya pada baldi berbentuk sudu, dan menyebabkan cakera berputar dan menjana kuasa.
Turbin Pelton
Turbin Francis (Kepala Tekanan 60m-300m)
Turbin air terakhir dan paling terkenal, turbin Francis, menyumbang 60% daripada kuasa hidro dunia. Berfungsi sebagai turbin impak dan tindak balas yang beroperasi pada kepala sederhana, turbin Francis menggabungkan konsep aliran paksi dan jejari. Dengan berbuat demikian, turbin mengisi jurang antara turbin kepala tinggi dan rendah, mewujudkan reka bentuk yang lebih cekap, dan mencabar jurutera hari ini untuk menambah baiknya lagi.
Lebih khusus lagi, turbin Francis beroperasi dengan air yang mengalir melalui selongsong lingkaran ke dalam bilah panduan (statik) yang mengawal aliran air ke arah bilah pelari (bergerak). Air memaksa pelari berputar melalui gabungan hentaman dan tindak balas daya, akhirnya keluar dari pelari melalui tiub draf yang melepaskan aliran air ke persekitaran luaran.
Bagaimanakah Saya Memilih Reka Bentuk Turbin Air?
Memilih reka bentuk turbin optimum selalunya bergantung kepada satu perkara; jumlah turus dan kadar aliran yang boleh diakses oleh anda. Sebaik sahaja anda menentukan jenis tekanan air yang boleh anda manfaatkan, anda boleh memutuskan sama ada "reka bentuk turbin tindak balas" tertutup seperti turbin Francis atau "reka bentuk turbin impuls" terbuka, seperti turbin Pelton, adalah lebih sesuai.
Gambarajah turbin air
Akhir sekali, anda boleh menetapkan kelajuan putaran yang diperlukan bagi penjana elektrik yang dicadangkan.
Masa siaran: 15 Julai 2022
