Énergie Alternative Tutoriels
dessin de la Roue hydraulique pour Micro Hydro Énergie
l’Énergie hydraulique est la technologie qui convertit l’énergie de l’eau en mouvement en énergie mécanique ou électrique, et l’un des premiers appareils utilisés pour convertir l’énergie de l’eau en mouvement dans utilisable travail a été la Roue hydraulique., La conception des roues à eau a évolué au fil du temps avec des roues à eau orientées verticalement, d’autres horizontalement et d’autres avec des poulies et des engrenages élaborés, mais elles sont toutes conçues pour remplir la même fonction et c’est aussi « convertir le mouvement linéaire de l’eau en mouvement rotatif qui peut être utilisé pour entraîner n’importe quelle,
Les premières machines à roue à eau étaient assez primitives et simples, composées d’une roue verticale en bois avec des lames en bois ou des seaux fixés de manière égale arbre horizontal avec la force de l’eau qui coule en dessous poussant la roue dans une direction tangentielle contre les pales.,
Ces roues à eau verticales étaient largement supérieures à la conception antérieure de la roue à eau horizontale par les anciens Grecs et Égyptiens, car elles pouvaient fonctionner plus efficacement en traduisant l’élan de l’eau en mouvement en puissance. Des poulies et des engrenages ont ensuite été fixés à la roue hydraulique, ce qui a permis de changer la direction d’un arbre rotatif de l’horizontale à la verticale afin de faire fonctionner les meules, de scier le bois, d’écraser le minerai, d’emboutir et de couper, etc.,
Types de roues hydrauliques
La plupart des roues hydrauliques, également appelées moulins à eau ou simplement roues hydrauliques, sont des roues montées verticalement tournant autour d’un essieu horizontal, et ces types de roues hydrauliques sont classés selon la manière dont l’eau est appliquée à la roue, par rapport à l’essieu de la roue. Comme vous pouvez vous y attendre, les roues à eau sont des machines relativement grandes qui tournent à de faibles vitesses angulaires, et ont un faible rendement, en raison des pertes par frottement et du remplissage incomplet des seaux, etc.,
L’action de l’eau poussant contre les roues godets ou palettes développe un couple sur l’essieu mais en dirigeant l’eau sur ces palettes et godets à partir de différentes positions sur la roue la vitesse de rotation et son efficacité peuvent être améliorées. Les deux types les plus courants de conception de la roue à eau est la « roue à eau inférieure” et la « roue à eau supérieure”.,
La roue à eau Undershot
Conception de la roue à eau Undershot
La conception de la roue à eau Undershot, également connue sous le nom de « roue de flux”, était le type de roue à eau le plus couramment utilisé conçu par les anciens Grecs et Romains, car
Dans ce type de conception de roue à eau, la roue est simplement placée directement dans une rivière à écoulement rapide et soutenue par le haut., Le mouvement de l’eau ci-dessous crée une poussée contre la partie immergée de palettes sur la partie inférieure de la roue permettant de tourner dans un seul sens par rapport à la direction de l’écoulement de l’eau.
Ce type de conception de roue hydraulique est généralement utilisé dans les zones plates sans pente naturelle du terrain ou où le débit d’eau se déplace suffisamment rapidement. Comparé aux autres conceptions de roue à eau, ce type de conception est très inefficace, avec aussi peu que 20% de l’énergie potentielle des eaux utilisée pour faire tourner la roue., De plus, l’énergie de l’eau n’est utilisée qu’une seule fois pour faire tourner la roue, après quoi elle s’écoule avec le reste de l’eau.
Un autre inconvénient de la roue à eau undershot est qu’elle nécessite de grandes quantités d’eau se déplaçant à grande vitesse. Par conséquent, les roues sous-jacentes sont généralement situées sur les rives des rivières, car les petits ruisseaux ou ruisseaux n’ont pas assez d’énergie potentielle dans l’eau en mouvement.,
Une façon d’améliorer légèrement l’efficacité d’une roue à eau inférieure consiste à détourner un pourcentage de l’eau dans la rivière le long d’un canal ou d’un conduit étroit de sorte que 100% de l’eau détournée soit utilisée pour faire tourner la roue. Pour ce faire, la roue inférieure doit être étroite et s’adapter très précisément dans le canal pour empêcher l’eau de s’échapper sur les côtés ou en augmentant le nombre ou la taille des palettes.,
La Roue hydraulique dépassée
Conception de roue hydraulique dépassée
La conception de roue hydraulique dépassée est le type le plus commun de conception de roue hydraulique. La roue hydraulique dépassée est plus compliquée dans sa construction et sa conception que la précédente roue hydraulique dépassée car elle utilise des seaux ou de petits compartiments pour attraper et retenir l’eau.
Ces seaux se remplissent d’eau qui coule en haut de la roue., Le poids gravitationnel de l’eau dans les seaux pleins fait tourner la roue autour de son axe central lorsque les seaux vides de l’autre côté de la roue deviennent plus légers.
Ce type de roue à eau utilise la gravité pour améliorer la sortie ainsi que l’eau elle-même, les roues à eau dépassées sont donc beaucoup plus efficaces que les conceptions inférieures, car presque toute l’eau et son poids sont utilisés pour produire une puissance de sortie. Cependant, comme auparavant, l’énergie des eaux n’est utilisée qu’une seule fois pour faire tourner la roue, après quoi elle s’écoule avec le reste de l’eau.,
Les roues d’eau dépassées sont suspendues au-dessus d’une rivière ou d’un cours d’eau et sont généralement construites sur les côtés des collines fournissant un approvisionnement en eau par le haut avec une tête basse (la distance verticale entre l’eau au sommet et la rivière ou le cours d’eau en dessous) de 5 à 20 mètres. Un petit barrage ou déversoir peut être construit et utilisé pour canaliser et augmenter la vitesse de l’eau jusqu’au sommet de la roue en lui donnant plus d’énergie, mais c’est le volume d’eau plutôt que sa vitesse qui aide à faire tourner la roue.,
Généralement, les roues d’eau dépassées sont construites aussi grandes que possible pour donner la plus grande distance possible à la tête pour que le poids gravitationnel de l’eau fasse tourner la roue. Cependant, les roues à eau de grand diamètre sont plus compliquées et coûteuses à construire en raison du poids de la roue et de l’eau.
Lorsque les seaux individuels sont remplis d’eau, le poids gravitationnel de l’eau fait tourner la roue dans le sens de l’écoulement de l’eau., À mesure que l’angle de rotation se rapproche du bas de la roue, l’eau à l’intérieur du seau se vide dans la rivière ou le ruisseau en dessous, mais le poids des seaux tournant derrière lui fait que la roue continue sa vitesse de rotation. Le seau vide continue autour de la roue rotative jusqu’à ce qu’il remonte vers le haut à nouveau prêt à être rempli avec plus d’eau et le cycle se répète. L’un des inconvénients d’une conception de roue à eau dépassée est que l’eau n’est utilisée qu’une seule fois lorsqu’elle coule sur la roue.,
La roue hydraulique Pitchback
Conception de la roue hydraulique Pitchback
La conception de la roue hydraulique Pitchback est une variante de la précédente roue hydraulique dépassée car elle utilise également le poids gravitationnel de l’eau pour aider à faire tourner la roue, mais elle utilise également le débit des eaux usées en dessous pour donner une poussée supplémentaire. Ce type de conception de roue à eau utilise un système d’entrée de tête basse qui fournit l’eau près du sommet de la roue à partir d’un pentrough ci-dessus.,
Contrairement à la roue hydraulique dépassée qui acheminait l’eau directement au-dessus de la roue en la faisant tourner dans le sens de l’écoulement de l’eau, la roue hydraulique de pitchback alimente l’eau verticalement vers le bas à travers un entonnoir et dans le seau en dessous, ce qui fait que la roue tourne dans le sens opposé
Tout comme la précédente roue hydraulique dépassée, le poids gravitationnel de l’eau dans les seaux fait tourner la roue mais dans le sens antihoraire., Lorsque l’angle de rotation approche du bas de la roue, l’eau emprisonnée à l’intérieur des seaux se vide en dessous. Comme le seau vide est attaché à la roue, il continue de tourner avec la roue comme avant jusqu’à ce qu’il remonte vers le haut à nouveau prêt à être rempli avec plus d’eau et le cycle se répète.
La différence cette fois-ci est que les eaux usées vidées du godet rotatif s’écoulent dans la direction de la roue rotative (car elle n’a nulle part où aller), semblable à la roue hydraulique principale., Ainsi, le principal avantage de la roue hydraulique pitchback est qu’elle utilise l’énergie de l’eau deux fois, une fois par le haut et une fois par le bas pour faire tourner la roue autour de son axe central.
Le résultat est que l’efficacité de la conception de la roue hydraulique est considérablement augmentée à plus de 80% de l’énergie de l’eau car elle est entraînée à la fois par le poids gravitaional de l’eau entrante et par la force ou la pression de l’eau dirigée dans les seaux par le haut, ainsi que par, L’inconvénient d’une roue à eau pitchback est qu’elle a besoin d’un arrangement d’alimentation en eau légèrement plus complexe directement au-dessus de la roue avec des goulottes et des penturoughs.
La Roue hydraulique Breastshot
Conception de roue hydraulique Breastshot
La conception de roue hydraulique Breastshot est une autre conception de roue hydraulique montée verticalement où l’eau pénètre dans les seaux à mi-hauteur de l’essieu, ou juste au-dessus, puis s’écoule, Généralement, la roue à eau breastshot est utilisée dans des situations où la tête d’eau est insuffisante pour alimenter une conception de roue à eau dépassée ou en recul par le haut.
L’inconvénient ici est que le poids gravitationnel de l’eau n’est utilisé que pour environ un quart de la rotation contrairement à précédemment qui était pour la moitié de la rotation. Pour surmonter cette faible hauteur de tête, les seaux waterwheels sont élargis pour extraire la quantité requise d’énergie potentielle de l’eau.,
Les roues à eau Breastshot utilisent à peu près le même poids gravitationnel de l’eau pour faire tourner la roue, mais comme la hauteur de la tête de l’eau est d’environ la moitié de celle d’une roue à eau dépassée typique, les seaux sont beaucoup plus larges que les modèles de roues à eau précédents pour augmenter L’inconvénient de ce type de conception est une augmentation de la largeur et du poids de l’eau transportée par chaque seau., Comme avec la conception de pitchback, la roue breastshot utilise l’énergie de l’eau deux fois que la roue hydraulique est conçue pour s’asseoir dans l’eau, ce qui permet aux eaux usées d’aider à la rotation de la roue lorsqu’elle s’écoule vers le bas.
Produire de l’électricité à l’aide d’une roue hydraulique
Historiquement, les roues hydrauliques ont été utilisées pour moudre la farine, les céréales et d’autres tâches mécaniques de ce type. Mais les roues hydrauliques peuvent également être utilisées pour la production d’électricité, appelée système hydroélectrique., En connectant un générateur électrique à l’arbre rotatif waterwheels, directement ou indirectement à l’aide de courroies d’entraînement et de poulies, waterwheels peut être utilisé pour générer de l’énergie en continu 24 heures par jour contrairement à l’énergie solaire. Si la roue hydraulique est conçue correctement, un petit ou” micro » système hydroélectrique peut produire suffisamment d’électricité pour alimenter l’éclairage et/ou les appareils électriques dans une maison moyenne.
Recherchez des générateurs à roue hydraulique conçus pour produire son rendement optimal à des vitesses relativement basses., Pour les petits projets, un petit moteur à courant continu peut être utilisé comme un générateur à basse vitesse ou un alternateur automobile, mais ceux-ci sont conçus pour fonctionner à des vitesses beaucoup plus élevées, de sorte qu’une certaine forme d’engrenage peut être nécessaire. Un générateur de turbine de vent fait un générateur idéal de roue hydraulique car il est conçu pour l’opération à basse vitesse et à haute production.,
S’il y a une rivière ou un ruisseau assez rapide près de votre maison ou de votre jardin que vous pouvez utiliser, alors un système hydroélectrique à petite échelle peut être une meilleure alternative à d’autres formes de sources d’énergie renouvelables telles que « l’énergie éolienne” ou « l’énergie solaire” car il a beaucoup moins d’impact visuel. Aussi, tout comme l’énergie éolienne et solaire, avec un système de production conçu par une roue hydraulique à petite échelle connectée au réseau électrique local, toute électricité que vous générez mais que vous n’utilisez pas peut être revendue à la compagnie d’électricité.,
Dans le prochain tutoriel sur l’énergie hydraulique, nous examinerons les différents types de turbines disponibles que nous pourrions attacher à notre conception de roue hydraulique pour la production d’énergie hydraulique. Pour plus d’informations sur la conception de la roue hydraulique et comment générer votre propre électricité en utilisant la puissance de l’eau, ou obtenir plus d’informations sur l’énergie hydraulique sur les différents modèles de roue hydraulique disponibles, ou pour explorer les avantages et les inconvénients de l’énergie hydraulique, puis Cliquez ici pour commander votre copie d’Amazon,