Turbine ya maji, huku turbine za Kaplan, Pelton, na Francis zikiwa ndizo za kawaida zaidi, ni mashine kubwa inayozunguka inayofanya kazi ya kubadilisha nishati ya kinetiki na inayowezekana kuwa umeme wa maji. Sawa hizi za kisasa za gurudumu la maji zimetumika kwa zaidi ya miaka 135 kwa ajili ya uzalishaji wa umeme wa viwandani, na hivi karibuni uzalishaji wa nishati ya umeme wa maji.
Turbine za Maji Zinatumika Kwa Nini Leo?
Leo, umeme wa maji huchangia 16% ya uzalishaji wa umeme duniani. Katika karne ya 19, turbini za maji zilitumika zaidi kwa ajili ya umeme wa viwandani kabla ya gridi za umeme kuenea. Hivi sasa, zinatumika kwa ajili ya uzalishaji wa umeme na zinaweza kupatikana katika mabwawa au maeneo ambapo mtiririko mkubwa wa maji hutokea.
Huku mahitaji ya nishati duniani yakiongezeka kwa kasi na mambo kama vile mabadiliko ya hali ya hewa na kupungua kwa mafuta ya visukuku, umeme wa maji una uwezo wa kuleta athari kubwa kama aina ya nishati ya kijani kwa kiwango cha kimataifa. Huku utafutaji wa vyanzo vya umeme rafiki kwa mazingira na safi ukiendelea, mitambo ya Francis inaweza kuwa suluhisho maarufu sana na linalozidi kukubaliwa katika miaka ijayo.
Turbini za Maji Huzalishaje Umeme?
Shinikizo la maji linalotokana na maji yanayotiririka kiasili au bandia lipo kama chanzo cha nishati kwa turbine za maji. Nishati hii hukamatwa na kugeuzwa kuwa nishati ya maji. Kiwanda cha umeme wa maji kwa ujumla hutumia bwawa kwenye mto unaofanya kazi kuhifadhi maji. Kisha maji hutolewa kwa hatua, yakipita kwenye turbine, yakizunguka, na kuamsha jenereta ambayo kisha hutoa umeme.
Turbine za Maji ni Kubwa Kiasi Gani?
Kulingana na kichwa ambacho zinafanya kazi chini yake, turbini za maji zinaweza kugawanywa katika vichwa vya juu, vya kati, na vya chini. Mifumo ya umeme wa maji yenye vichwa vya chini ni mikubwa zaidi, kwani turbini ya maji lazima iwe kubwa ili kufikia kiwango cha juu cha mtiririko huku shinikizo la chini la maji likitumika kwenye vilele. Kwa upande mwingine, mifumo ya umeme wa maji yenye vichwa vya juu haihitaji mduara mkubwa wa uso, kwani hutumika kutumia nishati kutoka kwa vyanzo vya maji vinavyosonga kwa kasi.
Chati inayoelezea ukubwa wa sehemu tofauti za mfumo wa umeme wa maji ikijumuisha turbine ya maji
Chati inayoelezea ukubwa wa sehemu tofauti za mfumo wa umeme wa maji ikijumuisha turbine ya maji
Hapa chini, tutaelezea mifano michache ya aina tofauti za turbini za maji zinazotumika kwa matumizi tofauti na shinikizo la maji.
Turbine ya Kaplan (Kichwa cha Shinikizo cha mita 0-60)
Turbini hizi hujulikana kama turbini za mmenyuko wa mtiririko wa axial, kwani hubadilisha shinikizo la maji linapopita ndani yake. Turbini ya Kaplan inafanana na propela na ina blade zinazoweza kurekebishwa ili kuongeza ufanisi katika viwango mbalimbali vya maji na shinikizo.
Mchoro wa turbine ya Kaplan
Turbine ya Pelton (Kichwa cha Shinikizo cha mita 300-1600)
Turbine ya Pelton—au gurudumu la Pelton—inajulikana kama turbine ya msukumo, kama ile inayotoa nishati kutoka kwa maji yanayotembea. Turbine hii inafaa kwa matumizi ya kichwa kirefu, kwani inahitaji shinikizo kubwa la maji ili kutumia nguvu kwenye ndoo zenye umbo la kijiko, na kusababisha diski kuzunguka na kutoa nguvu.
Turbine ya Pelton
Francis Turbine (Kichwa cha Shinikizo cha mita 60-300)
Turbine ya mwisho na maarufu zaidi ya maji, turbine ya Francis, inachangia 60% ya umeme wa maji duniani. Ikifanya kazi kama turbine ya athari na athari inayofanya kazi kwenye kichwa cha kati, turbine ya Francis inachanganya dhana za mtiririko wa mhimili na radial. Kwa kufanya hivi, turbine hujaza pengo kati ya turbine za juu na za chini, na kuunda muundo mzuri zaidi, na kuwapa changamoto wahandisi leo kuboresha zaidi.
Hasa zaidi, turbine ya Francis hufanya kazi kwa maji yanayotiririka kupitia kizingiti cha ond hadi kwenye vinu vya mwongozo (tuli) ambavyo hudhibiti mtiririko wa maji kuelekea kwenye vilele vya mkimbiaji (vinasogea). Maji humlazimisha mkimbiaji kuzunguka kupitia mgongano na mwitikio wa nguvu, hatimaye kumtoa mkimbiaji kupitia bomba la mvuke linalotoa mtiririko wa maji hadi kwenye mazingira ya nje.
Ninawezaje Kuchagua Ubunifu wa Turbine ya Maji?
Kuchagua muundo bora wa turbine mara nyingi hutegemea jambo moja; kiasi cha kichwa na kiwango cha mtiririko kinachopatikana kwako. Ukishajua ni aina gani ya shinikizo la maji unayoweza kutumia, unaweza kuamua kama "muundo wa turbine ya mmenyuko" uliofungwa kama turbine ya Francis au "muundo wa turbine ya msukumo" ulio wazi, kama turbine ya Pelton unafaa zaidi.
Mchoro wa turbine ya maji
Hatimaye, unaweza kubaini kasi inayohitajika ya mzunguko wa jenereta yako ya umeme iliyopendekezwa.
Muda wa chapisho: Julai-15-2022
