Energia Alternativa Tutorial
Ruota di Design per Micro Hydro Energia
Energia Idroelettrica è la tecnologia che converte l’energia dell’acqua in movimento in meccanica o elettrica e di energia, e uno dei primi dispositivi utilizzati per convertire l’energia dell’acqua in movimento in forma utilizzabile di lavoro è stato il Mulino., Il design delle ruote idrauliche si è evoluto nel tempo con alcune ruote idrauliche orientate verticalmente, alcune orizzontalmente e altre con elaborate pulegge e ingranaggi collegati, ma sono tutte progettate per svolgere la stessa funzione e anche questo è “convertire il movimento lineare dell’acqua in movimento in un movimento rotatorio che può essere utilizzato per guidare qualsiasi pezzo di macchinario collegato ad esso tramite un albero rotante”.,
Primi Ruota di Design erano molto primitivi e semplici macchine che consiste di un verticale, ruota di legno con lame di legno o secchi fisso ugualmente circa la loro circonferenza il tutto appoggiato su un asse orizzontale, con la forza dell’acqua che scorre sotto di esso spingere la ruota in una tangenziale direzione contro la lama.,
Queste ruote idrauliche verticali erano di gran lunga superiori al precedente disegno della ruota idraulica orizzontale degli antichi greci ed Egiziani, perché potevano operare in modo più efficiente traducendo la quantità di moto dell’acqua in movimento in potenza. Pulegge e ingranaggi sono stati poi attaccati alla ruota idraulica che ha permesso un cambio di direzione di un albero rotante da orizzontale a verticale al fine di operare macine, sega legno, schiacciare minerale, stampaggio e taglio ecc.,
Tipi di ruote idrauliche
La maggior parte delle ruote idrauliche, note anche come mulini ad acqua o semplicemente ruote idrauliche, sono ruote montate verticalmente che ruotano attorno ad un asse orizzontale e questi tipi di ruote idrauliche sono classificati in base al modo in cui l’acqua viene applicata alla ruota, rispetto all’asse della ruota. Come ci si può aspettare, le ruote idrauliche sono macchine relativamente grandi che ruotano a basse velocità angolari e hanno una bassa efficienza, a causa delle perdite per attrito e del riempimento incompleto delle benne, ecc.,
L’azione dell’acqua che spinge contro le ruote secchi o pale sviluppa coppia sull’asse ma dirigendo l’acqua a queste pale e secchi da diverse posizioni sulla ruota la velocità di rotazione e la sua efficienza può essere migliorata. I due tipi più comuni di disegno ruota idraulica è il “undershot waterwheel”e il “overshot waterwheel”.,
La ruota idraulica Undershot
La ruota idraulica Undershot
La ruota idraulica Undershot, nota anche come “ruota a flusso”, era il tipo di ruota idraulica più comunemente usato dagli antichi Greci e Romani in quanto è il tipo di ruota più semplice, più economico e più facile da costruire.
In questo tipo di design della ruota idraulica, la ruota viene semplicemente posizionata direttamente in un fiume che scorre veloce e supportata dall’alto., Il movimento dell’acqua sottostante crea un’azione di spinta contro le pale sommerse sulla parte inferiore della ruota permettendole di ruotare in una sola direzione rispetto alla direzione del flusso dell’acqua.
Questo tipo di disegno della ruota idraulica è generalmente utilizzato in aree pianeggianti senza pendenza naturale del terreno o dove il flusso d’acqua è sufficientemente veloce in movimento. Rispetto alle altre progettazioni della ruota idraulica, questo tipo di progettazione è molto inefficiente, con appena 20% dell’energia potenziale delle acque che è usata realmente per girare la ruota., Anche l’energia delle acque viene utilizzata solo una volta per ruotare la ruota, dopo di che scorre via con il resto dell’acqua.
Un altro svantaggio della ruota idraulica undershot è che richiede grandi quantità di acqua che si muove a velocità. Pertanto, le ruote idrauliche undershot sono solitamente situate sulle rive dei fiumi poiché i ruscelli o i ruscelli più piccoli non hanno abbastanza energia potenziale nell’acqua in movimento.,
Un modo per migliorare leggermente l’efficienza di una ruota idraulica undershot è quello di deviare una percentuale dall’acqua nel fiume lungo uno stretto canale o condotto in modo che il 100% dell’acqua deviata venga utilizzato per ruotare la ruota. Per raggiungere questo obiettivo la ruota undershot deve essere stretta e adattarsi molto accuratamente all’interno del canale per evitare che l’acqua fuoriesca intorno ai lati o aumentando il numero o la dimensione delle pale.,
La ruota idraulica superata
La ruota idraulica superata
La ruota idraulica superata è il tipo più comune di progettazione della ruota idraulica. La ruota idraulica overshot è più complicata nella sua costruzione e progettazione che la ruota idraulica undershot precedente poichè usa i secchi o i piccoli compartimenti sia per prendere che tenere l’acqua.
Questi secchi si riempiono di acqua che scorre nella parte superiore della ruota., Il peso gravitazionale dell’acqua nei secchi pieni fa ruotare la ruota attorno al suo asse centrale mentre i secchi vuoti sull’altro lato della ruota diventano più leggeri.
Questo tipo di ruota idraulica utilizza la gravità per migliorare l’output e l’acqua stessa, quindi le ruote idrauliche superate sono molto più efficienti dei disegni undershot poiché quasi tutta l’acqua e il suo peso vengono utilizzati per produrre potenza di uscita. Tuttavia, come prima, l’energia delle acque viene utilizzata solo una volta per ruotare la ruota, dopo di che scorre via con il resto dell’acqua.,
Le ruote idrauliche superate sono sospese sopra un fiume o un torrente e sono generalmente costruite sui lati delle colline che forniscono un approvvigionamento idrico dall’alto con una testa bassa (la distanza verticale tra l’acqua in alto e il fiume o il flusso sottostante) compresa tra 5 e 20 metri. Una piccola diga o diga può essere costruito e utilizzato sia per canale e aumentare la velocità dell’acqua alla parte superiore della ruota dandogli più energia, ma è il volume di acqua piuttosto che la sua velocità che aiuta a ruotare la ruota.,
Generalmente, le ruote idrauliche superate sono costruite il più grande possibile per dare la massima distanza di testa possibile per il peso gravitazionale dell’acqua per ruotare la ruota. Tuttavia, le ruote idrauliche di grande diametro sono più complicate e costose da costruire a causa del peso della ruota e dell’acqua.
Quando i singoli secchi sono riempiti d’acqua, il peso gravitazionale dell’acqua fa ruotare la ruota nella direzione del flusso d’acqua., Quando l’angolo di rotazione si avvicina al fondo della ruota, l’acqua all’interno del secchio si svuota nel fiume o nel flusso sottostante, ma il peso dei secchi che ruotano dietro di esso fa sì che la ruota continui con la sua velocità di rotazione. Il secchio vuoto continua attorno alla ruota rotante fino a quando non torna nuovamente in cima pronto per essere riempito con più acqua e il ciclo si ripete. Uno degli svantaggi di un disegno ruota idraulica superato è che l’acqua viene utilizzata solo una volta che scorre sopra la ruota.,
The Pitchback Waterwheel
Pitchback Water Wheel Design
The Pitchback Water Wheel Design is a variation on the previous overshot waterwheel as it also uses the gravitational weight of the water to help rotate the wheel, but it also uses the flow of the waste water below it to give an extra push. Questo tipo di progettazione della ruota idraulica usa un sistema di entrata capo basso che fornisce l’acqua vicino alla cima della ruota da un pentrough sopra.,
a Differenza di l’overshot waterwheel che indirizzava l’acqua direttamente sopra la ruota facendola ruotare nella direzione del flusso dell’acqua, la pitchback waterwheel alimenta l’acqua verticalmente verso il basso, attraverso un imbuto e nel secchio di seguito, con conseguente rotazione della ruota nella direzione opposta al flusso dell’acqua sopra.
Proprio come la precedente ruota idraulica superata, il peso gravitazionale dell’acqua nei secchi fa ruotare la ruota ma in senso antiorario., Quando l’angolo di rotazione si avvicina al fondo della ruota, l’acqua intrappolata all’interno dei secchi si svuota sotto. Quando il secchio vuoto è attaccato alla ruota, continua a ruotare con la ruota come prima fino a quando non torna di nuovo in cima pronto per essere riempito con più acqua e il ciclo si ripete.
La differenza questa volta è che l’acqua di scarico svuotata dalla benna rotante scorre via nella direzione della ruota rotante (poiché non ha nessun altro posto dove andare), simile al principio della ruota idraulica undershot., Quindi il vantaggio principale della ruota idraulica pitchback è che utilizza l’energia dell’acqua due volte, una volta dall’alto e una volta dal basso per ruotare la ruota attorno al suo asse centrale.
Il risultato è che l’efficienza del disegno della ruota idraulica è notevolmente aumentata a oltre l ‘ 80% dell’energia delle acque in quanto è guidata sia dal peso gravitazionale dell’acqua in entrata che dalla forza o pressione dell’acqua diretta nelle benne dall’alto, nonché dal flusso delle acque reflue sottostanti che spingono contro le benne., Lo svantaggio però di una ruota idraulica pitchback è che ha bisogno di una disposizione di approvvigionamento idrico leggermente più complessa direttamente sopra la ruota con scivoli e pentroughs.
Il Breastshot Waterwheel
Breastshot Water Wheel Design
Il Breastshot Water Wheel Design è un altro disegno ruota idraulica montato verticalmente in cui l’acqua entra nei secchi circa a metà strada fino all’altezza dell’asse, o appena sopra di esso, e poi scorre verso il basso nella direzione della rotazione delle ruote., Generalmente, la ruota idraulica breastshot viene utilizzato in situazioni in cui la testa di acqua è insufficiente per alimentare un disegno ruota idraulica overshot o pitchback dall’alto.
Lo svantaggio qui è che il peso gravitazionale dell’acqua viene utilizzato solo per circa un quarto della rotazione a differenza di prima che era per metà della rotazione. Per superare questa bassa altezza della testa, i secchi waterwheels sono fatti più ampi per estrarre la quantità necessaria di energia potenziale dall’acqua.,
Breastshot waterwheels utilizzano circa lo stesso peso gravitazionale dell’acqua per ruotare la ruota, ma poiché l’altezza della testa dell’acqua è circa la metà di quella di una tipica ruota idraulica superata, i secchi sono molto più larghi dei precedenti progetti di ruota idraulica per aumentare il volume dell’acqua catturata nei secchi. Lo svantaggio di questo tipo di design è un aumento della larghezza e del peso dell’acqua trasportata da ciascun secchio., Come con il design pitchback, la ruota breastshot utilizza l’energia dell’acqua due volte come la ruota idraulica è progettato per sedersi in acqua permettendo l’acqua di scarico per aiutare nella rotazione della ruota mentre scorre via giù flusso.
Generare elettricità utilizzando una ruota idraulica
Storicamente le ruote idrauliche sono state utilizzate per la macinazione di farina, cereali e altri compiti meccanici di questo tipo. Ma le ruote idrauliche possono anche essere utilizzate per la generazione di elettricità, chiamata sistema idroelettrico., Collegando un generatore elettrico all’albero rotante delle ruote idrauliche, direttamente o indirettamente utilizzando cinghie di trasmissione e pulegge, le ruote idrauliche possono essere utilizzate per generare energia continuamente 24 ore al giorno a differenza dell’energia solare. Se la ruota idraulica è progettata correttamente, un piccolo o” micro ” sistema idroelettrico può produrre abbastanza elettricità per alimentare l’illuminazione e/o gli apparecchi elettrici in una casa media.
Cercare generatori ruota idraulica progettati per produrre la sua uscita ottimale a velocità relativamente basse., Per piccoli progetti, un piccolo motore a corrente continua può essere utilizzato come generatore a bassa velocità o alternatore automobilistico, ma questi sono progettati per funzionare a velocità molto più elevate, quindi potrebbe essere necessaria una qualche forma di ingranaggi. Un generatore di turbina eolica rende un generatore di ruota idraulica ideale in quanto è progettato per il funzionamento a bassa velocità e ad alto rendimento.,
Se c ‘ è un abbastanza veloce che scorre fiume o flusso vicino alla vostra casa o in giardino che è possibile utilizzare, quindi una piccola scala idro sistema di alimentazione può essere una migliore alternativa ad altre forme di fonti di energia rinnovabile come ad esempio “Energia eolica” o “Energia solare” in quanto ha un impatto visivo molto meno. Inoltre, proprio come l’energia eolica e solare, con un sistema di generazione progettato da una piccola ruota idraulica collegata alla rete elettrica locale, qualsiasi elettricità generata ma non utilizzata può essere venduta alla società elettrica.,
Nel prossimo tutorial sull’energia idroelettrica, esamineremo i diversi tipi di turbine disponibili che potremmo collegare al nostro design della ruota idraulica per la generazione di energia idroelettrica. Per ulteriori informazioni sul design della ruota idraulica e su come generare la propria elettricità utilizzando la potenza dell’acqua, o ottenere ulteriori informazioni sull’energia idroelettrica sui vari disegni della ruota idraulica disponibili, o per esplorare i vantaggi e gli svantaggi dell’energia idroelettrica, clicca qui per ordinare la tua copia da Amazon oggi sui principi e la costruzione delle ruote idrauliche che possono essere utilizzate per generare elettricità.,