Desain Kincir Air untuk Proyek Pembangkit Listrik Tenaga Air

Desain Kincir Air untuk Energi Hidro
ikon energi hidroEnergi hidro adalah teknologi yang mengubah energi kinetik air yang bergerak menjadi energi mekanik atau listrik, dan salah satu perangkat paling awal yang digunakan untuk mengubah energi air yang bergerak menjadi pekerjaan yang dapat digunakan adalah Desain Kincir Air.
Desain kincir air telah berkembang dari waktu ke waktu dengan beberapa kincir air berorientasi vertikal, beberapa horizontal dan beberapa dengan katrol rumit dan roda gigi terpasang, tetapi mereka semua dirancang untuk melakukan fungsi yang sama dan itu juga, "mengubah gerakan linier air yang bergerak menjadi gerakan berputar yang dapat digunakan untuk menggerakkan setiap bagian mesin yang terhubung dengannya melalui poros yang berputar”.

Desain Kincir Air Khas
Desain Kincir Air Awal adalah mesin yang cukup primitif dan sederhana yang terdiri dari roda kayu vertikal dengan bilah kayu atau ember yang dipasang sama di sekelilingnya, semuanya didukung pada poros horizontal dengan kekuatan air yang mengalir di bawahnya mendorong roda dalam arah tangensial terhadap bilahnya. .
Kincir air vertikal ini jauh lebih unggul daripada desain kincir air horizontal sebelumnya oleh orang Yunani dan Mesir kuno, karena mereka dapat beroperasi lebih efisien menerjemahkan momentum air yang bergerak menjadi tenaga.Katrol dan roda gigi kemudian dilekatkan pada kincir air yang memungkinkan perubahan arah poros yang berputar dari horizontal ke vertikal untuk mengoperasikan batu giling, kayu gergaji, bijih penghancur, stamping dan pemotongan dll.

Jenis Desain Kincir Air
Sebagian besar Kincir Air juga dikenal sebagai Kincir Air atau hanya Roda Air, adalah roda yang dipasang secara vertikal yang berputar pada sumbu horizontal, dan jenis kincir air ini diklasifikasikan berdasarkan cara air dialirkan ke roda, relatif terhadap poros roda.Seperti yang Anda duga, kincir air adalah mesin yang relatif besar yang berputar pada kecepatan sudut rendah, dan memiliki efisiensi rendah, karena kehilangan gesekan dan pengisian ember yang tidak lengkap, dll.
Tindakan air mendorong ember atau dayung roda mengembangkan torsi pada gandar tetapi dengan mengarahkan air ke dayung dan ember ini dari posisi yang berbeda pada roda, kecepatan rotasi dan efisiensinya dapat ditingkatkan.Dua jenis desain kincir air yang paling umum adalah “kincir air undershot” dan “kincir air overshot”.

Desain Roda Air Undershot
Undershot Water Wheel Design, juga dikenal sebagai “roda aliran” adalah jenis kincir air yang paling umum digunakan yang dirancang oleh orang Yunani dan Romawi kuno karena merupakan jenis roda yang paling sederhana, termurah dan termudah untuk dibuat.
Dalam desain kincir air jenis ini, roda hanya ditempatkan langsung ke sungai yang mengalir deras dan didukung dari atas.Gerakan air di bawah menciptakan aksi mendorong terhadap dayung yang terendam di bagian bawah roda yang memungkinkannya berputar ke satu arah saja relatif terhadap arah aliran air.
Jenis desain kincir air ini umumnya digunakan di daerah datar tanpa kemiringan alami tanah atau di mana aliran air bergerak cukup cepat.Dibandingkan dengan desain kincir air lainnya, jenis desain ini sangat tidak efisien, dengan hanya 20% energi potensial air yang digunakan untuk benar-benar memutar roda.Juga energi air hanya digunakan sekali untuk memutar roda, setelah itu mengalir bersama sisa air.
Kelemahan lain dari kincir air undershot adalah membutuhkan sejumlah besar air yang bergerak dengan kecepatan tinggi.Oleh karena itu, kincir air undershot biasanya terletak di tepi sungai karena aliran atau anak sungai yang lebih kecil tidak memiliki energi potensial yang cukup dalam air yang bergerak.
Salah satu cara untuk sedikit meningkatkan efisiensi kincir air undershot adalah dengan mengalihkan sebagian air di sungai sepanjang saluran atau saluran sempit sehingga 100% air yang dialihkan digunakan untuk memutar roda.Untuk mencapai ini roda undershot harus sempit dan pas dengan sangat akurat di dalam saluran untuk mencegah air keluar di sekitar sisi atau dengan meningkatkan jumlah atau ukuran dayung.

Desain Kincir Air Overshot
Desain Kincir Air Overshot adalah jenis desain kincir air yang paling umum.Kincir air overshot lebih rumit dalam konstruksi dan desainnya daripada kincir air undershot sebelumnya karena menggunakan ember atau kompartemen kecil untuk menangkap dan menahan air.
Ember ini diisi dengan air yang mengalir di bagian atas roda.Berat gravitasi air dalam ember penuh menyebabkan roda berputar di sekitar poros tengahnya saat ember kosong di sisi lain roda menjadi lebih ringan.
Jenis kincir air ini menggunakan gravitasi untuk meningkatkan keluaran serta air itu sendiri, sehingga kincir air overshot jauh lebih efisien daripada desain undershot karena hampir semua air dan bobotnya digunakan untuk menghasilkan daya keluaran.Namun seperti sebelumnya, energi air hanya digunakan sekali untuk memutar roda, setelah itu mengalir bersama sisa air.
Kincir air overshot digantung di atas sungai atau aliran dan umumnya dibangun di sisi perbukitan yang menyediakan pasokan air dari atas dengan ketinggian rendah (jarak vertikal antara air di bagian atas dan sungai atau aliran di bawah) antara 5 hingga -20 meter.Sebuah bendungan atau bendung kecil dapat dibangun dan digunakan untuk menyalurkan dan meningkatkan kecepatan air ke bagian atas roda sehingga memberikan lebih banyak energi tetapi volume air daripada kecepatannya yang membantu memutar roda.

Umumnya, kincir air overshot dibangun sebesar mungkin untuk memberikan jarak kepala terbesar yang mungkin bagi berat gravitasi air untuk memutar roda.Namun, kincir air berdiameter besar lebih rumit dan mahal untuk dibangun karena berat kincir dan air.
Ketika ember individu diisi dengan air, berat gravitasi air menyebabkan roda berputar ke arah aliran air.Saat sudut rotasi semakin dekat ke bagian bawah roda, air di dalam ember bermuara ke sungai atau aliran di bawahnya, tetapi berat ember yang berputar di belakangnya menyebabkan roda melanjutkan kecepatan putarannya.Ember kosong terus berputar di sekitar roda yang berputar sampai kembali ke atas lagi siap untuk diisi dengan lebih banyak air dan siklus berulang.Salah satu kelemahan dari desain kincir air overshot adalah air hanya digunakan sekali saat mengalir di atas kincir.

Desain Kincir Air Pitchback
Desain Kincir Air Pitchback adalah variasi dari kincir air overshot sebelumnya karena juga menggunakan berat gravitasi air untuk membantu memutar roda, tetapi juga menggunakan aliran air limbah di bawahnya untuk memberikan dorongan ekstra.Jenis desain kincir air ini menggunakan sistem infeed head rendah yang menyediakan air di dekat bagian atas roda dari pentrough di atas.
Berbeda dengan kincir air overshot yang menyalurkan air langsung ke atas roda sehingga berputar searah dengan aliran air, kincir air pitchback mengalirkan air secara vertikal ke bawah melalui corong dan masuk ke ember di bawah sehingga menyebabkan roda berputar berlawanan arah. arah aliran air di atasnya.
Sama seperti kincir air overshot sebelumnya, berat gravitasi air di ember menyebabkan roda berputar tetapi berlawanan arah jarum jam.Saat sudut rotasi mendekati bagian bawah roda, air yang terperangkap di dalam ember bermuara di bawah.Saat ember kosong terpasang ke roda, ember terus berputar dengan roda seperti sebelumnya sampai kembali ke atas lagi siap untuk diisi dengan lebih banyak air dan siklus berulang.
Perbedaannya kali ini adalah bahwa air limbah yang dikosongkan dari ember berputar mengalir ke arah roda yang berputar (karena tidak ada tempat lain untuk pergi), mirip dengan prinsip kincir air undershot.Jadi keuntungan utama dari kincir air pitchback adalah menggunakan energi air dua kali, sekali dari atas dan sekali dari bawah untuk memutar roda di sekitar poros tengahnya.
Hasilnya adalah efisiensi desain kincir air sangat meningkat hingga lebih dari 80% energi air karena didorong oleh berat gravitasi air yang masuk dan oleh gaya atau tekanan air yang diarahkan ke ember dari atas, sebagai serta aliran air limbah di bawah mendorong ember.Kerugian dari kincir air pitchback adalah membutuhkan pengaturan pasokan air yang sedikit lebih kompleks tepat di atas roda dengan saluran dan pentroughs.

Desain Kincir Air Breastshot
Desain Kincir Air Breastshot adalah desain kincir air lain yang dipasang secara vertikal di mana air masuk ke ember sekitar setengah jalan ke atas pada ketinggian gandar, atau tepat di atasnya, dan kemudian mengalir keluar di bagian bawah ke arah putaran roda.Umumnya, kincir air breastshot digunakan dalam situasi di mana ketinggian air tidak cukup untuk menggerakkan desain kincir air overshot atau pitchback dari atas.
Kerugiannya di sini adalah bahwa berat gravitasi air hanya digunakan untuk sekitar seperempat putaran tidak seperti sebelumnya yang digunakan untuk setengah putaran.Untuk mengatasi ketinggian head yang rendah ini, ember kincir air dibuat lebih lebar untuk mengekstrak sejumlah energi potensial yang diperlukan dari air.
Kincir air breastshot menggunakan berat gravitasi air yang hampir sama untuk memutar roda tetapi karena ketinggian kepala air sekitar setengah dari kincir air overshot biasa, embernya jauh lebih lebar daripada desain kincir air sebelumnya untuk meningkatkan volume air tertangkap di ember.Kerugian dari jenis desain ini adalah peningkatan lebar dan berat air yang dibawa oleh masing-masing ember.Seperti pada desain pitchback, kincir dada menggunakan energi air dua kali karena kincir air dirancang untuk duduk di dalam air sehingga air limbah dapat membantu memutar roda saat mengalir ke hilir.

Menghasilkan Listrik Menggunakan Kincir Air
Secara historis kincir air telah digunakan untuk menggiling tepung, sereal, dan tugas mekanis lainnya.Tetapi kincir air juga dapat digunakan untuk pembangkit listrik, yang disebut sistem Pembangkit Listrik Tenaga Air.Dengan menghubungkan generator listrik ke poros putar kincir air, baik secara langsung maupun tidak langsung menggunakan sabuk penggerak dan puli, kincir air dapat digunakan untuk menghasilkan daya secara terus menerus 24 jam sehari tidak seperti energi matahari.Jika kincir air dirancang dengan benar, sistem pembangkit listrik tenaga air kecil atau "mikro" dapat menghasilkan listrik yang cukup untuk menyalakan penerangan dan/atau peralatan listrik di rumah biasa.
Carilah Generator kincir air yang dirancang untuk menghasilkan output optimal pada kecepatan yang relatif rendah.Untuk proyek kecil, motor DC kecil dapat digunakan sebagai generator kecepatan rendah atau alternator otomotif tetapi ini dirancang untuk bekerja pada kecepatan yang jauh lebih tinggi sehingga beberapa bentuk roda gigi mungkin diperlukan.Generator turbin angin membuat generator kincir air yang ideal karena dirancang untuk kecepatan rendah, operasi output tinggi.
Jika ada sungai atau aliran sungai yang cukup deras di dekat rumah atau taman Anda yang dapat Anda gunakan, maka sistem tenaga air skala kecil mungkin menjadi alternatif yang lebih baik untuk bentuk lain dari sumber energi terbarukan seperti “Energi Angin” atau “Energi Surya ” karena memiliki dampak visual yang jauh lebih sedikit.Juga seperti energi angin dan matahari, dengan sistem pembangkit yang dirancang kincir air skala kecil yang terhubung ke jaringan terhubung ke jaringan utilitas lokal, listrik apa pun yang Anda hasilkan tetapi tidak digunakan dapat dijual kembali ke perusahaan listrik.
Dalam tutorial berikutnya tentang Energi Hidro, kita akan melihat berbagai jenis turbin yang tersedia yang dapat kita lampirkan pada desain kincir air untuk pembangkit listrik tenaga air.Untuk informasi lebih lanjut tentang Desain Kincir Air dan cara menghasilkan listrik sendiri dengan menggunakan tenaga air, atau mendapatkan lebih banyak informasi energi hidro tentang berbagai desain kincir air yang tersedia, atau untuk mengeksplorasi kelebihan dan kekurangan energi air, maka Klik Di Sini untuk memesan salinan Anda dari Amazon hari ini tentang prinsip dan konstruksi kincir air yang dapat digunakan untuk menghasilkan listrik.