Ciri -ciri Tenaga Hidraulik, Bagaimana Kerja, Kelebihan, Kegunaan

The tenaga hidraulik Ia adalah keupayaan air untuk menghasilkan kerja dalam bentuk pergerakan, cahaya dan haba berdasarkan potensi dan tenaga kinetiknya. Begitu juga, ia dianggap tenaga boleh diperbaharui yang bersih dan tinggi.

Tenaga ini ditentukan oleh aliran, cerun di antara titik -titik medan di mana air dan daya graviti bergerak. Ia telah digunakan oleh manusia sejak zaman purba untuk melakukan kerja yang berbeza.

Empangan Itaipú (Brazil dan Paraguay). Sumber: Angelo Leithold [CC BY-SA 3.0 (http: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/3.0/]]

Salah satu kegunaan pertama yang diberikan kepada tenaga hidraulik adalah untuk memacu kilang air yang memanfaatkan kekuatan semasa. Dengan cara ini, dengan gear boleh memindahkan batu kilang untuk dilemparkan.

Pada masa ini, aplikasi yang paling relevan adalah penjanaan elektrik melalui tenaga hidraulik atau loji kuasa hidroelektrik. Central ini pada dasarnya terdiri daripada empangan dan sistem turbin dan alternator.

Air berkumpul di empangan antara dua tahap saluran (cerun geodetik), menjana tenaga potensi graviti. Selanjutnya, aliran air (tenaga kinetik) mengaktifkan turbin yang menghantar tenaga kepada alternator untuk menghasilkan elektrik.

Antara kelebihan tenaga hidraulik adalah bahawa ia boleh diperbaharui dan tidak memusnahkan, tidak seperti sumber tenaga lain. Sebaliknya, ia sangat cekap dengan prestasi yang berlaku dari 90 - 95%.

Impak alam sekitar tumbuhan hidroelektrik dikaitkan dengan variasi suhu dan perubahan fizikal kursus air. Begitu juga, terdapat sisa dan sisa lemak yang ditapis dari jentera.

Kelemahan utamanya adalah perubahan fizikal yang menyebabkannya kerana lanjutan tanah yang besar dibanjiri dan aliran semula jadi sungai diubah.

Loji hidroelektrik terbesar di dunia adalah tiga tenggorokan, yang terletak di China, di Sungai Yangtsé. Dua lagi yang penting ialah Itaipu di sempadan antara Brazil dan Paraguay dan Simón Bolívar atau Loji Hidroelektrik Guri di Venezuela di Venezuela.

[TOC]

Ciri -ciri

Sumber tenaga hidraulik adalah air dan dianggap tenaga boleh diperbaharui setakat kitaran air tidak berubah. Ia juga boleh menghasilkan kerja tanpa menjana sisa pepejal atau mencemarkan gas dan oleh itu dianggap tenaga bersih.

Prestasi

Prestasi tenaga merujuk kepada hubungan antara jumlah tenaga yang diperolehi dalam proses dan tenaga yang diperlukan untuk melabur dalam hal yang sama. Dalam kes tenaga hidraulik, hasil dicapai antara 90 dan 95% bergantung pada kelajuan air dan sistem turbin yang digunakan.

Bagaimana tenaga hidraulik berfungsi?

Skim loji hidroelektrik. Sumber: Pengguna: Tomia [CC oleh 3.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/oleh/3.0)]

Transformasi Tenaga Suria ke Tenaga Kinetik

Asas tenaga hidraulik adalah tenaga suria, topografi medan dan graviti daratan. Dalam kitaran air, tenaga suria menyebabkan penyejatan dan kemudian air mengalir dan mendahului di bumi.

Akibat dari lereng medan dan daya graviti, arus air permukaan dihasilkan di permukaan bumi. Dengan cara ini, tenaga solar berubah menjadi tenaga kinetik kerana pergerakan air oleh tindakan gabungan ketidaksamaan dan graviti.

Selanjutnya, tenaga kinetik air dapat diubah menjadi tenaga mekanikal yang mampu melakukan pekerjaan. Contohnya, bilah yang menghantar pergerakan ke sistem gear yang boleh membuat pelbagai peranti dapat dipindahkan.

Besarnya tenaga hidraulik diberikan oleh cerun antara dua titik yang diberikan saluran dan aliran yang sama. Semakin besar cerun medan, semakin besar potensi dan tenaga kinetik air serta keupayaannya untuk menjana pekerjaan.

Boleh melayani anda: 5 faktor pencemaran yang paling penting

Dalam pengertian ini, tenaga berpotensi adalah satu yang terkumpul dalam jisim air dan berkaitan dengan ketinggiannya berhubung dengan tanah. Sebaliknya, tenaga kinetik adalah salah satu yang melepaskan air dalam pergerakannya yang jatuh bergantung pada topografi dan graviti.

Pengeluaran elektrik dari tenaga hidraulik (hidroelektrik)

Tenaga kinetik yang dihasilkan oleh air dalam kejatuhannya boleh digunakan untuk menghasilkan elektrik. Ini dicapai dengan membina empangan di mana air berkumpul dan mengekalkan pada tahap ketinggian yang berbeza.

Oleh itu, potensi tenaga air adalah berkadar terus dengan ketidaksamaan antara satu titik dan satu dan apabila air jatuh ia berubah menjadi tenaga kinetik. Seterusnya, air melalui sistem bilah putaran dan menjana tenaga putaran kinetik.

Pergerakan putaran membolehkan memindahkan sistem gear yang dapat mengaktifkan sistem mekanikal seperti kilang, norias atau alternator. Dalam kes tertentu penjanaan tenaga hidroelektrik, sistem memerlukan sistem turbin dan alternator untuk menjana elektrik.

Turbin

Turbin terdiri daripada paksi mendatar atau menegak dengan sistem bilah yang dengan paksa air menghidupkan paksi.

Terdapat tiga jenis asas turbin hidraulik:

Pelton Turbine

Pelton Turbine. Sumber: Robertk9410 [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/4.0)]

Ia adalah turbin impuls tekanan tinggi dengan paksi mendatar yang berfungsi tanpa tenggelam sepenuhnya. Rodete membawa siri bilah (palet atau gigi) cekung yang didorong oleh jet air.

Lebih banyak jet air terhempas terhadap turbin, lebih banyak kuasa akan dijana. Turbin jenis ini digunakan untuk melompat air 25 hingga 200 meter tinggi dan mencapai kecekapan sehingga 90%.

Francis Turbine

Francis Turbine. Sumber: Pembuat naik asal adalah Stahlkocher di Wikipedia Jerman. [CC BY-SA 3.0 (http: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/3.0/]]

Ia adalah turbin tindak balas tekanan sederhana dengan paksi menegak dan berfungsi sepenuhnya tenggelam di dalam air. Rodete terdiri daripada palet yang didorong oleh air yang dijalankan melalui pengedar.

Ia boleh digunakan dalam lompatan air dari 20 hingga 200 meter tinggi dan mencapai kecekapan 90%. Ini adalah jenis turbin yang digunakan lebih kerap di tumbuhan hidroelektrik besar di dunia.

Turbin Kaplan

Turbin Kaplan. Sumber: Therunnerup [CC BY-SA 3.0 di (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/3.0/at/perbuatan.dalam)]

Ia adalah variasi turbin francis dan, seperti ini, ia mempunyai paksi menegak, tetapi pendesak dibentuk oleh satu siri bilah berorientasikan. Ia adalah tindak balas tekanan tinggi dan berfungsi sepenuhnya tenggelam di dalam air.

Turbin Kaplan digunakan dalam air melompat 5 hingga 20 meter tinggi dan kecekapannya dapat mencapai sehingga 95%.

Alternator

Alternator adalah alat yang mempunyai keupayaan untuk mengubah tenaga mekanikal menjadi tenaga elektrik oleh induksi elektromagnetik. Oleh itu, tiang magnet (induktor) diputar di dalam gegelung dengan tiang alternatif bahan konduktif (contohnya tembaga digulung ke dalam besi manis).

Operasinya didasarkan pada hakikat bahawa pemandu yang tertakluk untuk beberapa waktu ke medan magnet yang berubah -ubah menghasilkan voltan elektrik.

Kelebihan

Tenaga hidraulik digunakan secara meluas kerana ia mempunyai banyak aspek positif. Antaranya kita boleh menyerlahkan:

Ia adalah ekonomi

Walaupun dalam hal tumbuhan hidroelektrik pelaburan awal adalah tinggi, secara umum dalam jangka panjang ia adalah tenaga murah. Ini disebabkan oleh kestabilan dan kos penyelenggaraan yang rendah.

Di samping itu, pampasan ekonomi yang disediakan oleh takungan dengan kemungkinan untuk akuakultur, sukan akuatik dan pelancongan mesti ditambah.

Boleh melayani anda: diri sendiri

Ia boleh diperbaharui

Berdasarkan kitaran air, ia adalah sumber tenaga yang boleh diperbaharui dan berterusan. Ini menunjukkan bahawa ia tidak habis dalam masa tidak seperti tenaga dari bahan api fosil.

Walau bagaimanapun, kesinambungannya bergantung pada kitaran air tidak diubah dalam keadaan tertentu atau global.

Prestasi tinggi

Tenaga hidraulik dianggap sangat cekap dan dengan prestasi tinggi antara 90 dan 95%.

Ia tidak mencemarkan

Tenaga jenis ini menggunakan sumber semula jadi seperti air dan juga tidak menghasilkan sisa atau mencemarkan gas. Oleh itu, kesannya terhadap alam sekitar dikurangkan dan dianggap sebagai bentuk tenaga bersih.

Kehadiran takungan

Dalam kes -kes di mana takungan dibina untuk penggunaan tenaga hidroelektrik, ini mempunyai satu siri manfaat tambahan:

- Mereka membenarkan mengawal aliran sungai dan mengelakkan banjir.
- Mereka mewakili takungan air untuk penggunaan manusia, pengairan dan penggunaan perindustrian.
- Mereka boleh digunakan sebagai kawasan rekreasi dan untuk amalan sukan air.

Kekurangan

Ketergantungan pemendakan

Batasan penjanaan tenaga hidroelektrik adalah pergantungannya terhadap rejim hujan. Oleh itu, pada tahun -tahun yang kering, bekalan air dapat menurun secara dramatik dan tahap takungan dikurangkan.

Apabila aliran air dikurangkan, penjanaan elektrik lebih rendah. Sedemikian rupa di kawasan yang sangat bergantung kepada tenaga hidroelektrik, masalah boleh berlaku di bekalan.

Perubahan jalan semula jadi sungai

Pembinaan empangan di sungai mengubah kursus semula jadi, banjir, rejim yang berkurangan (penurunan aliran) dan proses seret sedimen. Oleh itu, perubahan biologi tumbuhan dan haiwan akuatik dihasilkan di sekitar badan air.

Sebaliknya, pengekalan sedimen di empangan mengubah pembentukan delta di mulut sungai dan mengubah keadaan tanah.

Bahaya pecah empangan

Oleh kerana jumlah besar air yang disimpan di beberapa empangan hidroelektrik, pecahan dinding pembendungan atau lereng berdekatan dapat menghasilkan kemalangan yang serius. Sebagai contoh, pada tahun 1963, detasmen lereng bukit berlaku di empangan Vajont (hari ini tidak digunakan) di Itali dan menyebabkan 2.000 mati.

Aplikasi

Pam Norias dan Air

Putaran roda yang didorong oleh tenaga kinetik air membolehkan air dibawa dari sumur cetek atau saluran ke saluran atau tangki yang tinggi. Begitu juga, tenaga mekanikal yang dihasilkan oleh roda boleh mengendalikan pam hidraulik.

Model paling mudah terdiri daripada roda dengan bilah dengan mangkuk yang mengumpul air pada masa yang sama yang didorong oleh semasa. Kemudian, dalam putaran mereka mereka menjatuhkan air dalam tangki atau saluran.

Kilang

Selama lebih dari 2000 tahun orang Yunani dan Rom menggunakan tenaga hidraulik untuk memindahkan kilang untuk mengisar bijirin. Giliran roda didorong oleh gear semasa air aktif yang menghidupkan batu kilang.

Forjas

Satu lagi penggunaan kapasiti kerja kuno berdasarkan tenaga hidraulik adalah penggunaannya untuk mengaktifkan belos dari kerja Herrería dan metalurgi.

Patah hidraulik

Dalam perlombongan dan minyak, tenaga kinetik air digunakan untuk mengikis batu, patah dan memudahkan pengekstrakan pelbagai mineral. Untuk ini, meriam air tekanan raksasa digunakan yang memukul substrat untuk mengikisnya.

Ini adalah tanah yang merosakkan dan teknik kursus air yang sangat mencemarkan.

Boleh melayani anda: penjagaan air

Fracking

Teknik yang sangat kontroversial yang memperoleh ledakan dalam industri minyak adalah Fracking. Ia terdiri daripada peningkatan keliangan batu ibu yang mengandungi minyak dan gas untuk memudahkan keluarnya.

Ini dicapai dengan menyuntik sejumlah besar air dan pasir pada tekanan tinggi di sebelah serangkaian bahan tambahan kimia. Teknik ini telah dipersoalkan oleh penggunaan air yang tinggi, mencemarkan tanah dan air dan menyebabkan perubahan geologi.

Tumbuhan hidroelektrik

Penggunaan moden yang paling biasa adalah berfungsi sebagai elektrik menjana elektrik, yang dipanggil hidroelektrik atau tumbuhan hidraulik.

Contoh loji tenaga hidraulik

Ketiga -tiga tenggorokan

Empangan tiga gaung (China). Sumber: Le Grand Portagederivative Work: Rehman [CC oleh 2.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by/2.0)]

Hidroelektrik Las Tres Gulfantas terletak di wilayah Hubei di China di Kursus Sungai Yangtsé. Empangan ini mula dibina pada tahun 1994 dan telah siap pada tahun 2010, mencapai kawasan yang dibanjiri dengan 1.045 km² dan kapasiti dipasang sebanyak 22.500 MW (megawatt).

Kilang ini merangkumi 34 turbin Francis (32 dari 700 MW dan dua daripada 50 MW) dengan pengeluaran kuasa elektrik tahunan sebanyak 80.8 GWh. Ini adalah loji hidroelektrik terbesar di dunia dari segi struktur dan kuasa yang dipasang.

Tiga kerongkong mangsa telah berjaya mengawal banjir berkala sungai yang menyebabkan kerosakan yang serius kepada penduduk. Ia juga menjamin bekalan elektrik di rantau ini.

Walau bagaimanapun, pembinaannya mempunyai beberapa kesan negatif seperti anjakan sekitar 2 juta orang. Di samping itu, ia menyumbang kepada kepupusan lumba -lumba Cina atau Baiji (Lipotes Vexillifer).

Itaipú

Empangan itaipú. Sumber: Herr Stahlhoefer [Domain Awam]

Loji Hidroelektrik Itaipu terletak di sempadan antara Brazil dan Paraguay semasa Sungai Paraná. Pembinaannya bermula pada tahun 1970 dan berakhir pada tiga peringkat pada tahun 1984, 1991 dan 2003.

Kawasan banjir empangan adalah 1.350 km² dan mempunyai kapasiti dipasang sebanyak 14.000 mw. Kilang ini merangkumi 20 turbin Francis sebanyak 700 mW dan mempunyai pengeluaran kuasa elektrik tahunan sebanyak 94.7 GWh.

Itaipú dianggap sebagai loji hidroelektrik terbesar di dunia dalam pengeluaran tenaga. Ia menyumbang 16% daripada elektrik yang digunakan di Brazil dan 76% Paraguay.

Bagi kesan negatifnya, empangan ini menjejaskan ekologi pulau dan Delta del Río Paraná.

Simón Bolívar (Guri)

Loji Kuasa Hidroelektrik Simón Bolívar (Gurí, Venezuela). Sumber: Warairapano & Guaicaipuro [CC0]

Loji Hidroelektrik Simón Bolívar, juga dikenali sebagai Empangan Guri terletak di Venezuela di Sungai Caroní. Empangan itu mula dibina pada tahun 1957, peringkat pertama berakhir pada tahun 1978 dan telah siap pada tahun 1986.

Empangan Guri mempunyai kawasan yang dibanjiri dengan 4.250 km² dan kapasiti dipasang 10.200 mW. Kilangnya termasuk 21 Turbin Francis (10 dari 730 MW, 4 dari 180 MW, 3 dari 400 MW, 3 dari 225 MW dan satu daripada 340 MW)

Pengeluaran tahunan adalah 46 GWh dan dianggap sebagai loji hidroelektrik ketiga terbesar di dunia dari segi struktur dan kuasa yang dipasang. Loji hidroelektrik menyediakan 80% daripada elektrik yang digunakan oleh Venezuela dan sebahagiannya dijual ke Brazil.

Semasa pembinaan loji hidroelektrik ini, sambungan besar ekosistem Venezuela Guayana dibanjiri, yang merupakan rantau yang mempunyai biodiversiti yang tinggi.

Hari ini, disebabkan oleh krisis ekonomi yang mendalam di Venezuela, keupayaan pengeluaran pusat ini telah dikurangkan dengan ketara.

Rujukan

1.- Hadzich M (2013). Tenaga Hidraulik, Bab 7. Kursus Latihan Teknikal Kumpulan PUCP. Rumah Ekologi dan Teknologi Hotel. Universiti Katolik Pontifical Peru.
2.- Raabe J (1985). Kuasa hidro. Reka bentuk, penggunaan, dan fungsi peralatan hidromekanik, hidraulik dan elektrik. Jerman: n. p.
3.- Sandoval Erazo, Washington. (2018). Bab 6: Konsep Asas Tanaman Hidroelektrik.https: // www.Penyelidikan.Bersih/penerbitan/326560960_capitulo_6_conceptos_bosicos_de_centrales_hidroelectrica
4.- Stickler CM, Coe MT, MH Kos. Ketergantungan penjanaan tenaga hidro pada foret di Lembangan Amazon di Skala Tempatan dan Serantau. Prosiding Akademi Sains Kebangsaan, 110 (23), 9601-9606.
5.- Soria E (S/F). Hidraulik. Tenaga boleh diperbaharui untuk semua. Iberdrola. 19 p.