Bagaimana Tenaga Hidroelektrik Berfungsi

Walaupun kuasa hidroelektrik semakin hilang dengan cepat, sumber tenaga boleh diperbaharui seperti suria dan angin cepat mengejar, dan ia masih menyumbang bahagian terbesar tenaga elektrik dunia.

Kuasa hidroelektrik sangat berleluasa pada abad ke-20 sehingga ia mendapat jolokan "arang batu putih" kerana kekuatan dan kelimpahannya.

Kaedah asal dan paling asas untuk menghasilkan tenaga ialah kuasa hidroelektrik.

Ringkasnya, kuasa hidroelektrik ialah penciptaan tenaga daripada air yang jatuh atau bergerak. Di sungai, empangan dibina untuk menjana elektrik.

Turbin kemudiannya diputar oleh aliran berterusan air.

Yang paling popular tenaga yang boleh diperbaharui sumber pada awal abad ke-21 ialah hidroelektrik, yang pada 2019 menyumbang lebih daripada 18% daripada jumlah kapasiti pengeluaran kuasa dunia.

Dalam "bagaimana tenaga hidroelektrik berfungsi", kita melihat pada prinsip kerja tenaga hidroelektrik.

Apakah Tenaga Hidroelektrik?

Tenaga hidroelektrik adalah mesra alam dan sumber tenaga boleh diperbaharui yang menjana kuasa dengan menggunakan empangan atau struktur lencongan untuk mengubah aliran semula jadi sungai atau badan air lain.

Kuasa hidroelektrik, juga dipanggil kuasa hidro menghasilkan elektrik daripada penjana yang digerakkan oleh turbin menukaring tenaga keupayaan jatuh atau mengalir laju air ke dalam tenaga mekanikal.

Kelebihan Tenaga Hidroelektrik

Tiada jenis penjanaan tenaga, menurut Perkhidmatan Geologi AS (USGS), menawarkan penyelesaian yang sempurna, namun kuasa hidroelektrik masih boleh menawarkan beberapa faedah.

Sumber: Apakah Beberapa Kelebihan dan Kelemahan Tenaga Hidroelektrik? (Tapak Web Solar)

1. Sumber Tenaga Boleh Diperbaharui

Kerana ia menggunakan air di planet ini untuk menjana elektrik, kuasa hidroelektrik dilihat sebagai sumber yang boleh diperbaharui.

Apabila matahari bersinar, air di permukaan bumi menyejat, mencipta awan, dan akhirnya kembali ke planet sebagai hujan dan salji.

Oleh kerana kita tidak dapat menghabiskannya, kita tidak bimbang tentang kenaikan harganya akibat kekurangan.

Oleh itu loji hidroelektrik dibuat untuk bertahan. Dalam situasi lain, jentera yang bertujuan untuk bertahan selama 25 tahun masih digunakan selepas digunakan gunakan untuk dua kali lebih lama.

2. Sumber Tenaga Bersih

Salah satu daripada banyak sumber tenaga alternatif "hijau" dan "bersih" ialah elektrik hidroelektrik. Penjanaan kuasa hidroelektrik tidak mencemarkan alam sekitar.

Kemudahan tenaga hidroelektrik tidak melepaskan sebarang gas berbahaya atau rumah hijau ke atmosfera semasa ia menjana tenaga.

Tempoh pencemaran paling teruk ialah apabila loji janakuasa sedang dibina.

Berbanding dengan arang batu, minyak atau gas asli, loji hidroelektrik yang beroperasi menghasilkan lebih sedikit gas rumah hijau, yang mengurangkan perubahan iklim, hujan asid dan asap.

Kerana ia tidak membebaskan bahan pencemar udara, kuasa hidroelektrik membantu meningkatkan kualiti udara yang kita sedut.

Selain itu, tumbuh-tumbuhan tidak menghasilkan sebarang produk sampingan yang berbahaya.

Hari ini, penggunaan kuasa hidro menghalang pembebasan pelepasan rumah hijau bersamaan dengan lebih 4.5 juta tong minyak, yang akan mempercepatkan kadar pemanasan global.

3. Sumber Tenaga Mampu Milik

Walaupun perbelanjaan pembinaan awal yang mahal, kuasa hidroelektrik adalah sumber tenaga yang menjimatkan kos.

Air sungai adalah sumber tanpa had yang tidak terjejas oleh turun naik dalam pasaran.

Harga sumber tenaga berasaskan bahan api fosil termasuk arang batu, minyak dan gas asli sangat dipengaruhi oleh turun naik pasaran, yang boleh menyebabkannya naik atau turun secara mendadak.

Dengan jangka hayat purata 50 hingga 100 tahun, kemudahan tenaga hidroelektrik adalah pelaburan jangka panjang yang boleh memberi manfaat kepada banyak generasi akan datang.

Mereka juga menawarkan perbelanjaan operasi dan penyelenggaraan yang jauh lebih rendah dan boleh diubah suai untuk memenuhi keperluan teknikal hari ini.

4. Membantu Komuniti Jauh dalam Pembangunan

Kemudahan tenaga boleh diperbaharui ini bukan sahaja menghasilkan pekerjaan tetapi juga tenaga bersih untuk kegunaan penduduk tempatan dan perniagaan.

Kawasan terpencil yang memerlukan tenaga elektrik disediakan oleh loji kuasa hidroelektrik, yang turut menarik industri, perdagangan, pengangkutan dan pembangunan komuniti penting yang lain.

Kesemua inisiatif ini membantu meningkatkan ekonomi tempatan, akses kepada penjagaan kesihatan dan pendidikan, dan kualiti hidup keseluruhan penduduk.

EIA mendakwa bahawa sumber kuasa yang boleh dipercayai dan boleh disesuaikan ini meningkatkan daya tarikan komuniti kepada pemaju lain.

5. Peluang Rekreasi

Memancing, berperahu dan berenang adalah semua aktiviti rekreasi yang mungkin di tasik yang tercipta di belakang empangan.

Air dari tasik berpotensi digunakan untuk pengairan. Empangan besar juga menjadi destinasi popular untuk pelancong.

Kemudahan penjanaan hidroelektrik boleh menyimpan sejumlah besar air untuk digunakan mengikut keperluan dan untuk pengairan apabila hujan berkurangan.

Adalah berfaedah untuk dapat menyimpan air kerana ia mengurangkan kerentanan kita terhadap kemarau dan banjir serta melindungi paras air daripada kehabisan.

6. Meningkatkan Permintaan Puncak

Kuasa hidroelektrik dipuji oleh USGS kerana kapasitinya yang pantas dan boleh dipercayai untuk menjalankan dari permintaan sifar hingga keluaran puncak.

Lebih cepat daripada mana-mana sumber tenaga lain, pengeluar boleh mengubah jenis tenaga boleh diperbaharui ini kepada elektrik dan menambahkannya ke grid kuasa.

Tenaga hidro ialah pilihan terbaik untuk menyesuaikan diri dengan perubahan keperluan pengguna kerana ciri ini.

7. Menawarkan Penyelesaian Tenaga Serbaguna

Sebagai contoh, penjanaan hidroelektrik meningkatkan daya maju sumber tenaga boleh diperbaharui lain seperti air dan tenaga suria.

Kemudahan tenaga hidroelektrik adalah pelengkap ideal kepada tenaga solar dan angin kerana ia boleh berubah-ubah bergantung pada iklim.

Hasilnya, kuasa hidro mempunyai potensi besar pada masa hadapan dengan sumber tenaga boleh diperbaharui sahaja.

Kelemahan Tenaga Hidroelektrik

Loji kuasa hidroelektrik mempunyai banyak kelebihan, tetapi seperti mana-mana sumber tenaga, ia mesti dibangunkan dan digunakan dengan bijak untuk meminimumkan risiko dan kelemahan.

Walaupun beberapa kelemahan ini mungkin berlaku pada hampir mana-mana loji tenaga, masalah dengan pengalihan air adalah unik kepada kuasa hidro.

Sumber: 5 Kelemahan Tenaga Hidroelektrik (PMCAOnline)

1. Kerosakan Alam Sekitar

Gangguan aliran air semula jadi boleh menjejaskan alam sekitar dan ekosistem sungai dengan ketara.

Apabila terdapat kekurangan makanan atau permulaan musim pembiakan, spesies ikan tertentu dan hidupan liar lain biasanya berhijrah.

Pembinaan empangan mungkin menghalang laluan mereka, menghentikan aliran air, yang menyebabkan habitat di sepanjang sungai mula hilang.

Ini mungkin menghalang haiwan daripada mencapai air, yang boleh menghalang ikan daripada membiak atau menyebabkan kematian ikan.

Oleh kerana pembendungan air, aliran sungai yang diubah, pembinaan jalan raya, dan pemasangan talian kuasa, kesan semula jadi kuasa hidro dikaitkan dengan gangguan di alam semula jadi.

Walaupun sukar untuk mengkaji proses ini dan membuat pertimbangan berdasarkan hanya satu komponen, loji kuasa hidroelektrik mungkin memberi kesan kepada ikan dan cara mereka berhijrah.

Lebih banyak pelaburan pelanggan telah dikaitkan dengan penganiayaan spesies ikan, menunjukkan bahawa ramai orang berasa kuat tentang topik ini.

2. Kesan Alam Sekitar Pembinaan Empangan

Walaupun kuasa hidro adalah sumber yang boleh diperbaharui, pengeluaran keluli dan konkrit yang diperlukan dalam pembinaan empangan boleh menghasilkan pelepasan rumah hijau.

Tidak banyak lokasi di seluruh dunia yang sesuai untuk membina loji.

Selain itu, beberapa lokasi ini jauh dari bandar-bandar besar di mana tenaga boleh digunakan pada potensi maksimumnya.

3. Perbelanjaan Modal Permulaan yang Tinggi

Pembinaan mana-mana loji janakuasa adalah sukar dan mahal, tetapi loji hidroelektrik memang memerlukan empangan untuk menghentikan aliran air.

Akibatnya, ia lebih mahal daripada kemudahan bahan api fosil dengan skala yang setanding.

Disebabkan oleh kesukaran logistik seperti geografi, meletakkan asas di bawah air, dan bahan yang diperlukan untuk membinanya, kemudahan kuasa hidroelektrik adalah sangat mahal untuk dibina.

Satu-satunya faedah ialah ia tidak memerlukan banyak penyelenggaraan selepas ia selesai.

Untuk memulihkan semula wang yang dilaburkan dalam pembinaan, loji hidroelektrik masih perlu beroperasi untuk tempoh yang agak lama.

4. Potensi untuk Konflik

Untuk memanfaatkan air, negara yang mempunyai sumber tenaga hidroelektrik yang banyak sering membina empangan merentasi sungai.

Walaupun perbuatan ini terpuji, ia mungkin menghalang aliran air semula jadi dari satu arah ke arah yang lain.

Untuk menampung orang ramai yang ingin membina empangan di pelbagai wilayah, air yang tidak diperlukan di satu tempat dialihkan ke tempat lain.

Tetapi jika terdapat kekurangan air di sana, ia boleh membawa kepada peperangan, justeru perlu menghentikan aliran air ke empangan.

5. Mungkin menyebabkan Kemarau

Walaupun kuasa hidro adalah sumber tenaga boleh diperbaharui yang paling boleh dipercayai, ia bergantung kepada ketersediaan air di kawasan tertentu.

Oleh itu, a kemarau mungkin mempunyai impak yang besar terhadap keberkesanan loji hidro beroperasi.

Jumlah kos tenaga dan kuasa dikira berdasarkan ketersediaan air.

Jampi kering boleh memberi pengaruh besar terhadap keupayaan orang ramai untuk mendapatkan air kerana ia menghalang mereka daripada mendapat kuasa yang mereka perlukan.

Dan apabila dunia kita terus panas akibat perubahan iklim, ini mungkin berlaku lebih biasa.

6. Risiko Banjir di Ketinggian Bawah

Masyarakat yang tinggal di hilir berisiko banjir apabila empangan didirikan pada ketinggian yang lebih tinggi, yang meningkatkan kemungkinan arus air yang kuat dikeluarkan dari empangan menyebabkan banjir.

Walaupun pembinaan empangan itu kukuh, masih terdapat bahaya. The Kegagalan Empangan Banqiao adalah bencana empangan terbesar dalam sejarah yang direkodkan.

Empangan itu pecah kerana hujan lebat yang dibawa oleh taufan. Akibatnya, 171,000 orang meninggal dunia.

7. Pelepasan Karbon dioksida dan Metana

Sejumlah besar karbon dioksida dan metana dibebaskan daripada takungan kuasa hidroelektrik.

Tumbuhan di bawah air mula mereput dan merosot di tempat-tempat basah ini berhampiran dengan empangan.

Selain itu, tumbuhan mengeluarkan banyak karbon dan metana semasa mereka mati.

8. Kerosakan Geologi

Kemudaratan geologi yang teruk boleh disebabkan oleh pembinaan empangan berskala besar.

Bangunan Empangan Hoover di Amerika Syarikat, yang mencetuskan gempa bumi dan tertekan permukaan bumi berdekatan, adalah contoh utama bahaya geologi.

9. Pergantungan kepada Hidrologi Tempatan

Memandangkan kuasa hidro bergantung semata-mata kepada aliran air, perubahan dalam persekitaran boleh menjejaskan kejayaan empangan ini menjana elektrik.

Sebagai contoh, empangan hidroelektrik mungkin kurang produktif daripada yang dijangkakan jika perubahan iklim merendahkan aliran air di lokasi tertentu.

Sebagai contoh, 66 peratus keperluan tenaga Kenya dipenuhi oleh kuasa hidroelektrik.

Kenya telah lama terjejas oleh kekangan tenaga yang disebabkan oleh kemarau, dakwaan Sungai Antarabangsa, kumpulan yang mengabdikan diri untuk memelihara sungai-sungai dunia.

Sebaliknya, beberapa lokasi kini menghadapi bahaya banjir yang lebih besar akibat perubahan iklim.

Dalam situasi ini, empangan boleh menyediakan kedua-dua kawalan banjir dan pengeluaran tenaga boleh diperbaharui.

Bagaimanakah Tenaga Hidroelektrik Berfungsi?

Bagaimana tenaga hidroelektrik berfungsi

Sumber: Bagaimana Loji Tenaga Hidro Berfungsi? Sejarah Ringkas dan Mekanik Asas (WIKA Blog – WIKA USA)

Empangan atau pembinaan lain yang mengubah aliran semula jadi sungai atau badan air lain digunakan untuk menjana kuasa hidro, sering dikenali sebagai kuasa hidroelektrik.

Untuk menjana tenaga, kuasa hidro menggunakan kitaran air yang berterusan dan tidak berkesudahan, yang menggunakan air sebagai bahan api dan tidak meninggalkan bahan buangan.

Walaupun terdapat banyak perbezaan jenis loji kuasa hidro, mereka sentiasa didorong oleh tenaga kinetik air yang bergerak ke hilir.

Untuk menukar tenaga kinetik ini kepada elektrik, yang kemudiannya boleh digunakan untuk menjana kuasa bangunan, perniagaan dan pertubuhan lain, kuasa hidro menggunakan turbin dan penjana.

Kemudahan tenaga hidro biasanya terletak pada atau berhampiran dengan sumber air kerana ia menggunakan air untuk menghasilkan tenaga.

Jumlah tenaga yang boleh diekstrak daripada air yang mengalir bergantung pada kedua-dua isipadu dan perubahan ketinggian, atau "kepala," antara dua titik.

Jumlah kuasa yang boleh dihasilkan meningkat dengan aliran dan kepala.

Di peringkat loji, air beredar melalui paip, juga dipanggil penstock, yang memutarkan bilah turbin, yang memutarkan penjana, yang menjana tenaga.

Beginilah cara kebanyakan kemudahan hidroelektrik konvensional—termasuk storan dipam dan sistem larian-sungai—berfungsi.

Gambarajah Loji Kuasa Hidro

Komponen Loji Tenaga Hidroelektrik

Komponen utama loji hidroelektrik adalah seperti berikut.

• Forebay dan Struktur Pengambilan
• Lumba Kepala atau Saluran Masuk
• Penstock
• Ruang lonjakan
• Turbin hidraulik
• Rumah kuasa
• Draf tiub dan Tailrace

1. Struktur Forebay dan Pengambilan

Forebay, seperti namanya, adalah badan air yang lebih besar di hadapan pengambilan. Apabila penstock menarik air terus dari takungan, takungan berfungsi sebagai forebay.

Segmen terusan di hadapan turbin diperluaskan untuk mewujudkan forebay apabila terusan mengangkut air ke turbin.

Untuk menyalurkan air ke turbin, forebay menyimpan air buat sementara waktu. Air tidak boleh dibiarkan mengalir kerana ia memasuki terusan atau takungan.

Untuk menguruskan aliran masuk air, angkat dipasang di pintu masuk. Untuk menghalang sisa, pokok dan lain-lain daripada masuk ke dalam penstock, rak sampah diletakkan di hadapan pintu pagar.

Selain itu, garu tersedia untuk membersihkan rak sampah secara berkala.

2. Lumba Kepala atau Saluran Masuk

Mereka mengangkut air dari takungan ke turbin. Bergantung pada keadaan di tapak, saluran terbuka atau saluran tekanan (Penstock) boleh dipilih.

Saluran tekanan boleh menjadi laluan masuk berkobar di dalam badan empangan, saluran keluli atau konkrit yang panjang, atau kadang-kadang terowong yang berjalan selama beberapa kilometer antara takungan dan loji kuasa.

Kecerunan konduit tekanan ditentukan oleh keadaan tapak dan tidak mengikut kontur bumi. Air bergerak pada kadar yang lebih cepat dalam saluran kuasa berbanding dalam saluran terbuka.

Halaju mungkin berbeza antara 2.5 dan 3 m/s sehingga ketinggian kepala kira-kira 60 meter.

Halaju mungkin lebih tinggi untuk kepala yang lebih tinggi. Kadangkala adalah praktikal atau kos efektif untuk menggunakan saluran terbuka sebagai saluran utama sepenuhnya atau sebahagiannya.

Terusan perlumbaan kepala biasanya digunakan dalam sistem kepala rendah di mana kehilangan kepala adalah ketara. Ia mungkin mengarahkan air ke penstock atau turbin.

Saluran terbuka mempunyai faedah yang boleh digunakan untuk navigasi atau pengairan.

3. Penstock

Penstocks bertindak sebagai paip besar dan landai yang mengangkut air dari takungan atau struktur pengambilan ke turbin.

Ia beroperasi di bawah tekanan tertentu, oleh itu penutupan atau pembukaan pintu pagar penstock secara tiba-tiba boleh mengakibatkan penukul air pada stok pen.

Jadi, selain daripada fakta bahawa penstock adalah seperti paip biasa, ini dibuat untuk menahan kesan tukul air.

Untuk melegakan tekanan ini, tangki lonjakan tersedia untuk penstocks panjang dan dinding kuat tersedia untuk penstocks pendek.

Penstocks dihasilkan menggunakan keluli atau konkrit bertetulang. Bagi setiap turbin, penstock yang berasingan digunakan jika panjangnya sedikit.

Begitu juga, jika panjangnya besar, satu penstock besar digunakan, dan ia dibahagikan kepada cawangan di hujungnya.

4. Ruang Lonjakan

Ruang lonjakan, kadang-kadang dikenali sebagai tangki lonjakan, ialah silinder dengan bukaan atas untuk mengawal tekanan penstock.

Ia terletak berdekatan dengan pusat kuasa seperti yang praktikal dan disambungkan ke penstock.

Paras air dalam tangki lonjakan meningkat dan mengawal tekanan dalam penstock apabila rumah kuasa menolak beban air yang datang dari penstock.

Begitu juga dengan ini, tangki lonjakan mempercepatkan aliran air ke dalam rumah kuasa apabila terdapat permintaan yang tinggi, yang menyebabkan paras air menurun.

Paras air tangki lonjakan menjadi stabil apabila nyahcas rumah kuasa adalah konsisten.

Tangki lonjakan datang dalam pelbagai jenis, dan ia dipilih bergantung pada keperluan tumbuhan, panjang penstock, dsb.

5. Turbin Hidraulik

Turbin hidraulik ialah radas yang mengubah tenaga hidraulik kepada tenaga mekanikal, yang kemudiannya diubah menjadi tenaga elektrik dengan menyambungkan aci turbin ke penjana.

Mekanisme dalam contoh ini ialah penjana menjana elektrik apabila air daripada penstock bersentuhan dengan bilah bulat atau pelari di bawah tekanan tinggi.

Secara umumnya, dua jenis turbin hidraulik ialah turbin tindak balas dan turbin impuls.

Turbin halaju adalah nama lain untuk turbin impuls. Contoh turbin impuls ialah turbin roda Pelton.

Turbin tekanan ialah nama lain untuk turbin tindak balas. Kumpulan ini termasuk turbin Kaplan dan turbin Francis.

6. Rumah Kuasa

Kemudahan yang dikenali sebagai "rumah kuasa" disediakan untuk melindungi jentera elektrik dan hidraulik.

Biasanya, asas atau substruktur yang dibina untuk rumah kuasa menyokong keseluruhan peralatan.

Semasa mencipta asas untuk turbin tindak balas, beberapa peralatan, seperti tiub draf dan selongsong skrol, dipasang di dalam. Akibatnya, asas dibina secara besar-besaran.

Dari segi superstruktur, turbin menegak diletakkan di bawah penjana di tingkat bawah.

Selain itu, turbin mendatar ditawarkan. Di tingkat satu atau tingkat mezanin terdapat bilik kawalan.

7. Perlumbaan Tiub dan Ekor Draf

Perlumbaan ekor merujuk kepada laluan ke mana turbin menyahcas dalam kes roda impuls dan melalui tiub draf dalam kes turbin tindak balas.

Paip sedutan, juga dikenali sebagai tiub draf, hanyalah tiub kedap udara yang dipasang pada bahagian alur keluar setiap turbin tindak balas.

Ia bermula pada hujung nyahcas pelari turbin dan turun ke paras air ekor, iaitu 0.5 meter di bawah permukaan.

Suar 4 hingga 6 darjah biasanya digunakan pada tiub draf lurus untuk memperlahankan aliran air secara beransur-ansur.

Kesimpulan

Dengan prinsip kerja loji kuasa hidroelektrik diketahui, adalah baik untuk mengetahui bahawa sesuatu yang canggih seperti ini boleh diperbaharui dan boleh bertahan selama 50-100 tahun. Alangkah hebatnya.

SOALAN LAZIM

Apakah kuasa Hidro digunakan?

Kuasa hidro digunakan untuk menjana elektrik melalui penukaran tenaga kinetik kepada elektrik, yang kemudiannya boleh digunakan untuk menjana kuasa bangunan, perniagaan, dan pertubuhan lain, kuasa hidro menggunakan turbin dan penjana untuk proses ini.

Adakah tenaga hidroelektrik boleh diperbaharui?

Hidroelektrik adalah satu bentuk tenaga boleh diperbaharui, ya. kenapa? disebabkan oleh air. Anda mungkin melihat bagaimana air menyejat menjadi awan dan kembali sebagai kerpasan ke permukaan bumi. Kitaran air sentiasa diperbaharui dan boleh digunakan berulang kali untuk menghasilkan kuasa.

Cadangan