Sungai Manakah yang Sesuai untuk Memasang Turbin Air? Bagaimana Cara Memilihnya?

Jika terdapat aliran sungai atau anak sungai yang mengalir sepanjang tahun berdekatan dengan rumah anda, ia mungkin boleh menjadi stesen kuasa rumah yang berpotensi. Berbanding tenaga suria dan angin, kelebihan utama tenaga hidro ialah kestabilannya: selagi terdapat aliran air, ia boleh menjana elektrik sepanjang hari tanpa dipengaruhi oleh tempoh pencahayaan matahari dan keadaan cuaca. Satu pelaburan boleh memberikan pulangan bertahun-tahun.

Namun, tidak semua sungai sesuai untuk pemasangan turbin air. Sama ada turbin air boleh dipasang, saiz maksimum yang boleh digunakan, dan jenis yang perlu dipilih akhirnya bergantung kepada dua parameter asas.

Dua Faktor yang Menentukan Kapasiti Penjanaan Kuasa

Tanpa mengira jenama atau model, kapasiti penjanaan kuasa turbin air pada dasarnya hanya bergantung kepada dua parameter:

Tinggi Jatuh (Head): Ketinggian jatuh menegak dari titik pengambilan air hingga ke titik pemasangan turbin air, diukur dalam meter (m). Semakin tinggi jatuhannya, semakin tinggi tekanan air.

Aliran: Isipadu air yang melalui suatu titik dalam masa tertentu, diukur dalam meter padu sesaat (m³/s) atau liter sesaat (L/s). 1 meter padu sesaat = 1000 L/s.

Kuasa keluaran boleh dianggar menggunakan formula ringkas berikut:

Kuasa (kW) ≈ 9.8 * Ketinggian Air (m) * Kadar Aliran (m³/s) * Kecekapan

Kecekapan biasanya ditetapkan antara 0.6 hingga 0.7, yang telah mengambil kira kehilangan pada turbun air turbine itu sendiri dan kehilangan geseran dalam paip air.

Sebagai contoh: dengan ketinggian air 20 m dan kadar aliran 0.05 meter padu sesaat (50 L/s), kuasa keluaran anggaran adalah kira-kira 9.8 * 20 * 0.05 * 0.65 ≈ 6.4 kilowatt, yang cukup untuk memenuhi permintaan elektrik bagi lampu rumah, peti sejuk, televisyen dan pam air.

Seperti ditunjukkan dalam formula, jika ketinggian air atau kadar aliran terlalu kecil, kuasa keluaran akan turun secara mendadak. Ini sebabnya walaupun kelajuan aliran air kelihatan laju, hasil pengiraan hanya menghasilkan beberapa ratus watt sahaja.

Tiga Kes Praktikal

Hari ini, kami ingin berkongsi bersama anda beberapa penyelesaian sebenar yang telah dilaksanakan untuk pelanggan terkini kami, sebagai rujukan bagi anda ketika memilih turbin air.

1. Bekalan Air Melimpah, Tetapi Saluran Paip Sempit

Seorang pelanggan menghubungi kami untuk menanyakan turbin air 5 kW. Beliau memberitahu bahawa tinggi tekanan air (water head) adalah 30 m. Namun, kami masih memerlukan data sebenar seperti kadar aliran air (flow rate) untuk memberikan penyelesaian yang sesuai. Setelah penyelidikan lanjut, didapati bahawa beliau telah memasang saluran paip air menggunakan paip DN50 dengan diameter dalaman 50 mm, tetapi kadar aliran air yang diukur hanyalah 3 L/s.

Kami menggunakan formula pengiraan: 9.8 * 30 * 0.003 * 0.65, dan mendapati kuasa yang dikira adalah kira-kira 500 W, iaitu hanya satu per sepuluh daripada 5 kW yang diperlukan oleh beliau.

Faktor penghadnya bukanlah tinggi tekanan air, tetapi diameter paip. Semakin sempit paip, semakin laju kelajuan aliran air, dan semakin besar kehilangan geseran sepanjang paip, sehingga tekanan menjadi lebih rendah apabila air sampai ke turbin air. Titik ini mudah diabaikan kerana data tinggi tekanan air yang mengagumkan memberi kesan bahawa kuasa keluaran sudah dijamin.

Kami menawarkan dua pilihan kepada beliau untuk dipilih: Pilihan pertama ialah memasang paip tekanan berdiameter lebih besar dan menilai semula titik pengambilan air untuk meningkatkan kadar aliran, dengan demikian memastikan kuasa keluaran yang diperlukan pelanggan. Namun, pilihan ini memerlukan pembongkaran paip yang telah dipasang pelanggan, dan beban kerja pembinaan akan relatif besar. Pilihan lain ialah memilih turbin air mikro berkuasa antara 500 W hingga 1 kW berdasarkan keadaan tapak sedia ada dan paip yang telah dipasang.

2. Kepala Air Sederhana, Jenis Turbin Air Menentukan Hasil Akhir

Pertanyaan pelanggan lain ialah menggunakan turbin air untuk menjanakan kuasa bagi rumah kediaman dan kolam ikan. Kuasa sasaran ialah 10–15 kW, tiga fasa, 50 hertz, dan kepala air di tapak ialah 15 m.

Pelanggan pada mulanya bertanya mengenai unit turbin air condong. Namun, apabila kami memahami syarat pemasangan pelanggan, kami mengesyaki satu masalah: pada kepala air 15 m, kuasa maksimum unit turbin condong hanyalah 5 kW, dan sekurang-kurangnya diperlukan kepala air 30 m untuk mencapai 10 kW. Tapak pemasangan pelanggan tidak memenuhi keperluan ini, jadi jenis turbin air lain perlu dipilih.

The turbin air aliran bercampur sangat sesuai dengan keperluan sebenar pelanggan. Model 10 kW boleh digunakan dalam julat kepala air 10 hingga 25 m, dan diameter paip isapan yang disyorkan ialah 200 mm—hampir sepenuhnya sepadan dengan keadaan tapaknya.

Oleh itu, pemilihan turbin air tidak boleh berdasarkan kuasa kadar sahaja; ia mesti terlebih dahulu memeriksa julat tekanan air yang sepadan dengan kuasa kadar tersebut.

3. Tekanan Air Hampir Sifar

Pelanggan ketiga menggambarkan sebuah sungai kecil yang mengalir melalui hartanahnya. Air mengalir perlahan dengan penurunan ketinggian yang sangat kecil. Beliau bertanya sama ada turbin air boleh dipasang. Pertama sekali, perlu diperjelas maksud sebenar "tekanan air sifar": Adakah benar-benar tiada tekanan air, atau adakah terdapat perbezaan ketinggian beberapa sentimeter yang hanya tidak ketara? Apabila berjalan sepanjang sungai dari hulu ke hilir, biasanya seseorang akan memperhatikan beberapa perbezaan ketinggian.

Jika keputusan pengukuran menunjukkan bahawa jatuhannya kurang daripada 0.5 m dan kadar aliran kurang daripada 0.5 m/s, kami biasanya tidak mengesyorkan pemasangan turbin air, kerana pemasangan turbin yang tidak dapat mencapai hasil keluaran yang dijangkakan tidak memberi manfaat kepada mana-mana pihak. Dalam kes ini, terdapat dua penyelesaian yang boleh dilaksanakan: empangan kecil boleh dibina untuk mencipta jatuhannya secara buatan, yang boleh mencipta keadaan tekanan air tertentu. Pilihan lain ialah memahami keadaan cahaya matahari tempatan dan mempertimbangkan peralihan kepada sistem solar.

Langkah pertama dalam menentukan sama ada sungai sesuai untuk penjanaan kuasa ialah sentiasa mengukur tekanan air dan kadar aliran. Jika anda juga ingin memanfaatkan aliran atau sungai berdekatan untuk perancangan kuasa hidroelektrik, sila hubungi kami tanpa ragu-ragu untuk mendapatkan penyelesaian tersuai.