Wasserkraft oder Wasserenergie sind Macht ist auf die Energie von fallendem Wasser zurückzuführen gewesen, das zu nützlichen Zwecken angespannt werden kann. Seit alten Zeiten ist Wasserkraft für die Bewässerung und die Operation von verschiedenen mechanischen Geräten, wie watermills, Sägemühlen, Textilmühlen, Dock-Kräne und Innenaufzüge verwendet worden.

Seit dem Anfang des 20. Jahrhunderts wird der Begriff fast exklusiv in Verbindung mit der modernen Entwicklung der hydroelektrischen Macht gebraucht, die Gebrauch von entfernten Energiequellen erlaubt hat. Eine andere Methode, die verwendet ist, um Energie zu übersenden, hat einen trompe verwendet, der Druckluft von fallendem Wasser erzeugt. Druckluft konnte dann piped sein, um andere Maschinerie in einer Entfernung vom Wasserfall anzutreiben.

Die Macht von Wasser wird in der Hydrologie, durch die Kräfte von Wasser auf dem Flussbett und den Banken eines Flusses manifestiert. Wenn ein Fluss in der Überschwemmung ist, ist es an seinem stärksten, und bewegt den größten Betrag von Bodensatz. Diese höhere Kraft läuft auf die Eliminierung von Bodensatz und anderem Material vom Flussbett und den Banken des Flusses hinaus, lokal Erosion, Transport und, mit dem niedrigeren Fluss, Ablagerung stromabwärts verursachend.

Geschichte

Der frühe Gebrauch der Wasserkraft geht auf Mesopotamia und das alte Ägypten zurück, wo Bewässerung verwendet worden ist, seitdem das 6. Millennium v. Chr. und die Wasseruhren seit dem frühen 2. Millennium v. Chr. verwendet worden waren. Andere frühe Beispiele der Wasserenergie schließen das System von Qanat ins alte Persien und das Wassersystem von Turpan im alten China ein.

Wasserräder, Turbinen und Mühlen

In Indien wurden Wasserräder und watermills gebaut; im Kaiserlichen Rom ist Wasser gerast Mühlen haben Mehl vom Korn erzeugt, und wurden auch verwendet, um Bauholz und Stein zu sägen; in China wurden watermills seit der Han-Dynastie weit verwendet. In China und dem Rest des Fernen Ostens haben hydraulisch bediente "Topf" Radpumpen Wasser in Bewässerungskanäle erhoben.

Mitte der 1770er Jahre hat französischer Ingenieur Bernard Forest de Bélidor Architektur Hydraulique veröffentlicht, der vertikal - und horizontale Achse hydraulische Maschinen beschrieben hat. Bis zum Ende des 19. Jahrhunderts wurde der elektrische Generator entwickelt und konnte jetzt mit der Hydraulik verbunden werden. Die wachsende Nachfrage nach der Industriellen Revolution würde Entwicklung ebenso steuern.

Die Macht einer Welle von von einer Zisterne veröffentlichtem Wasser wurde für die Förderung von Metallerzen in einer als das Beruhigen bekannten Methode verwendet. Die Methode wurde zuerst an der Goldgrube von Dolaucothi in Wales von 75 n.Chr. vorwärts verwendet, aber war in Spanien an solchen Gruben wie Las Medulas entwickelt worden. Das Beruhigen wurde auch in Großbritannien in den Mittelalterlichen und späteren Perioden weit verwendet, um Leitung und Zinnerze herauszuziehen. Es hat sich später zum hydraulischen Bergwerk, wenn verwendet, während des Goldsturms von Kalifornien entwickelt.

Am Anfang der Industriellen Revolution in Großbritannien war Wasser die Hauptquelle der Macht für neue Erfindungen wie der Wasserrahmen von Richard Arkwright. Obwohl der Gebrauch der Wasserenergie zur Dampfmacht in vielen der größeren Mühlen und Fabriken nachgegeben hat, wurde es noch während der 18. und 19. Jahrhunderte für viele kleinere Operationen, wie das Fahren des Gebläses in kleinen Hochöfen (z.B der Dyfi Brennofen) und gristmills, wie diejenigen verwendet, die bei Fällen von Saint Anthony gebaut sind, der die 50 Fuß (15 m) Fall im Fluss von Mississippi verwendet.

In den 1830er Jahren, an der frühen Spitze im amerikanischen Kanal-Gebäude, hat Wasserkraft die Energie zur Verfügung gestellt, Lastkahn-Verkehr auf und ab in steilen Hügeln mit geneigten Flugzeug-Gleisen zu transportieren. Da Gleisen Kanäle für den Transport eingeholt haben, wurden Kanal-Systeme modifiziert und haben sich in Wasserkraft-Systeme entwickelt; die Geschichte von Lowell, Massachusetts ist ein klassisches Beispiel der kommerziellen Entwicklung und Industrialisierung, die auf die Verfügbarkeit der Wasserenergie gebaut ist.

Technologische Fortschritte hatten das offene Wasserrad in eine beiliegende Turbine bewegt. 1848 hat James B. Francis, während er als Hauptingenieur der Schloss- und Kanal-Gesellschaft von Lowell gearbeitet hat, diese Designs übertroffen, um eine Turbine mit 90-%-Leistungsfähigkeit zu schaffen. Er hat wissenschaftliche Grundsätze und Probemethoden zum Problem des Turbinendesigns angewandt. Seine mathematischen und grafischen Berechnungsmethoden haben überzeugtem Design von hohen Leistungsfähigkeitsturbinen erlaubt, spezifische Fluss-Bedingungen einer Seite genau zu vergleichen. Die Reaktionsturbine von Francis ist noch im breiten Gebrauch heute. In den 1870er Jahren, auf Gebrauch im Bergbau von Kalifornien zurückzuführen seiend, hat Lester Allan Pelton die hohe Leistungsfähigkeit Radimpuls-Turbine von Pelton entwickelt, die Wasserkraft von der hohen Hauptstrom-Eigenschaft des gebirgigen Interieurs von Kalifornien verwertet hat.

Hydraulische Netze der Macht-Pfeife

Hydraulische Macht-Netze haben sich auch, mit Pfeifen am Tragen von unter Druck gesetztem Wasser entwickelt, und übersenden Sie mechanische Macht von der Quelle Endbenutzern anderswohin lokal; die Macht-Quelle war normalerweise ein Leiter von Wasser, dem auch durch eine Pumpe geholfen werden konnte. Diese waren in viktorianischen Städten im Vereinigten Königreich umfassend. Ein hydraulisches Macht-Netz wurde auch in Genf, die Schweiz entwickelt. Der berühmte Weltjet d'Eau wurde als die Überdruck-Entlastungsklappe für das Netz ursprünglich entworfen.

Druckluft-Wasserdruckprüfung

Wo es einen reichlichen Kopf von Wasser gibt, kann es gemacht werden, Druckluft direkt ohne bewegende Teile zu erzeugen. In diesen Designs wird eine fallende Säule von Wasser mit Luftbürsten vorsätzlich gemischt, die durch die Turbulenz an der hohen Aufnahme erzeugt sind. Dem wird erlaubt, eine Welle in einen unterirdischen, hohen-roofed Raum hinzufallen, wo sich die Jetzt-Druckluft vom Wasser trennt und gefangen wird. Die Höhe der fallenden Wassersäule erhält Kompression der Luft in der Spitze des Raums aufrecht, während ein Ausgang, der unter dem Wasserspiegel im Raum untergetaucht ist, Wasser erlaubt, zurück in die Oberfläche an einer ein bisschen niedrigeren Ebene zu fließen, als die Aufnahme. Ein getrennter Ausgang im Dach des Raums liefert die Druckluft der Oberfläche. Auf eine Möglichkeit auf diesem Rektor wurde auf dem Montrealer Fluss an Zerlumptem Shutes in der Nähe von Kobalt, Ontario 1910 gebaut und haben 5,000 Pferdestärken nahe gelegenen Gruben geliefert.

Wasserkraft-Typen

Wasserkraft wird in erster Linie verwendet, um Elektrizität zu erzeugen. Breite Kategorien schließen ein:

• Herkömmlich hydroelektrisch, sich auf hydroelektrische Dämme beziehend.
• Der Lauf der Flusshydroelektrizität, die die kinetische Energie in Flüssen oder Strömen ohne den Gebrauch von Dämmen gewinnt.
• Kleine Wasserdruckprüfungsprojekte sind 10 Megawatt oder weniger und haben häufig keine künstlichen Reservoire.
• Mikrowasserdruckprüfungsprojekte stellen einige Kilowatt einigen hundert Kilowatt zu isolierten Häusern, Dörfern oder kleinen Industrien zur Verfügung.
• Hydroelektrizität der gepumpten Lagerung versorgt während Perioden der niedrigen Nachfrage gepumptes Wasser, für die Generation veröffentlicht zu werden, wenn Nachfrage hoch ist.

Das Rechnen des Betrags der verfügbaren Leistung

Eine Wasserkraft-Quelle kann durch seine verfügbare Leistung bewertet werden. Macht ist eine Funktion des hydraulischen Kopfs und Rate der Flüssigkeitsströmung. Der Kopf ist die Energie pro Einheitsgewicht (oder Einheitsmasse) Wassers. Der statische Kopf ist zum Unterschied in der Höhe proportional, durch die das Wasser fällt. Dynamischer Kopf ist mit der Geschwindigkeit von bewegendem Wasser verbunden. Jede Einheit von Wasser kann einen Betrag der Arbeit tun, die seinen Gewicht-Zeiten der Kopf gleich ist.

Die von fallendem Wasser verfügbare Macht kann vom Durchfluss und der Dichte von Wasser, der Höhe des Falls und der lokalen Beschleunigung wegen des Ernstes berechnet werden.

In SI-Einheiten ist die Macht:

wo

• P ist Macht in Watt
• η ist die ohne Dimension Leistungsfähigkeit der Turbine
• ρ ist die Dichte von Wasser in Kilogrammen pro Kubikmeter
• Q ist der Fluss in Kubikmetern pro Sekunde
• g ist die Beschleunigung wegen des Ernstes
• h ist der Höhe-Unterschied zwischen kleiner Bucht und Ausgang

Um zu illustrieren, rasen Sie wird für eine Turbine berechnet, die, mit Wasser an 62.25 Pfunden / kubischem Fuß (998 Kg / kubischer Meter) und ein Durchfluss von 2800 cubic-feet/second (79.3 cubic-meters/second), Ernst von 9.80 Metern pro Sekunde quadratisch gemacht und mit einem Nettokopf von 480 ft (146.3 m) um 85 % effizient ist.

In SI-Einheiten:

: der 96.4 MW gibt

In englischen Einheiten wird die Dichte in Pfunden pro Kubikfuß gegeben, so ist Beschleunigung wegen des Ernstes der Einheit des Gewichts innewohnend. Ein Umwandlungsfaktor ist erforderlich, sich von Fußpfd./Sekunde bis Kilowatt zu ändern:

: der 96.4 MW gibt

Maschinenbediener von Wasserkraftwerken werden die elektrische Gesamtenergie vergleichen, die mit der theoretischen potenziellen Energie des Wassers erzeugt ist, das die Turbine durchführt, um Leistungsfähigkeit zu berechnen. Verfahren und Definitionen für die Berechnung der Leistungsfähigkeit werden in Testcodes wie ASME PTC 18 und IEC 60041 gegeben. Der praktische Versuch von Turbinen wird verwendet, um die versicherte Leistungsfähigkeit des Herstellers gültig zu machen. Die ausführliche Berechnung der Leistungsfähigkeit einer Wasserkraft-Turbine wird für den Kopf verloren erwartet verantwortlich sein, Reibung im Macht-Kanal oder der Stauanlage, dem Anstieg des Schwanz-Wasserspiegels zu überfluten, der erwartet ist, die Position des Werks und Wirkung des unterschiedlichen Ernstes, der barometrische und Temperaturdruck der Luft, die Dichte des Wassers an der Umgebungstemperatur und die Höhen über dem Meeresspiegel des forebay und tailbay zu fließen. Für genaue Berechnungen müssen Fehler wegen des Rundens und der Zahl von positiven Ziffern von Konstanten betrachtet werden.

Einige Wasserkraft-Systeme wie Wasserräder können Macht vom Fluss einer Wassermasse ziehen, ohne seine Höhe notwendigerweise zu ändern. In diesem Fall ist die verfügbare Leistung die kinetische Energie des fließenden Wassers. Hinausgeschossene Wasserräder können beide Typen der Energie effizient gewinnen.

Der Wasserfluss in einem Strom kann sich weit von der Jahreszeit bis zur Jahreszeit ändern. Die Entwicklung einer Wasserkraft-Seite verlangt Analyse von Fluss-Aufzeichnungen, manchmal Jahrzehnte abmessend, um die zuverlässige jährliche Energieversorgung zu bewerten. Dämme und Reservoire stellen eine zuverlässigere Quelle der Macht durch das Glanzschleifen Saisonänderungen im Wasserfluss zur Verfügung. Jedoch haben Reservoire bedeutende Umweltauswirkung, wie Modifizierung des natürlich vorkommenden Strom-Flusses tut. Das Design von Dämmen muss auch für den Grenzfall verantwortlich sein, "wahrscheinliche maximale Überschwemmung", die an der Seite erwartet werden kann; ein Abflusskanal wird häufig eingeschlossen, um Überschwemmungsflüsse um den Damm zu umgehen. Ein Computermodell der hydraulischen Waschschüssel und des Niederschlags und der Schneefall-Aufzeichnungen wird verwendet, um die maximale Überschwemmung vorauszusagen.

Siehe auch

• Tiefe Wasserquelle, die kühl wird
• Internationale Wasserkraft-Vereinigung
• Seeenergie
• Aktuelle Seemacht
• Osmotische Macht
• Ozeanthermalenergie
• Gezeitenmacht
• Welle-Macht

Außenverbindungen

Internationale Wasserkraft-Vereinigung

• Das internationale Zentrum für die Wasserkraft (ICH) Wasserkraft-Portal mit Verbindungen zu zahlreichen Organisationen hat mit der Wasserkraft weltweiten verbunden
• Praktische Handlung (ITDG) eine Wohltätigkeit des Vereinigten Königreichs, die Mikrowasserdruckprüfungsmacht entwickelt und umfassende Entwicklerdokumentation gibt.
• Zur Wasserenergie-Forschung hingebungsvolle $ 11 Millionen.
• Mikrowasserdruckprüfungsmacht, Adam Harvey, 2004, Intermediate Technology Development Group, wiederbekommen am 1. Januar 2005 von ITDG.org
• Mikrowasserkraft-Systeme, US-Energieministerium, Energieeffizienz und Erneuerbare Energie, 2005
• Allan. Am 18. April 2008. Undershot Wasserrad. Wiederbekommen von Builditsolar.com
• Shannon, R. 1997. Wasserrad-Technik. Wiederbekommen von Permaculturewest.org.au
• Felsschlucht-Damm des engen Tales, Der Kurze Lauf Wirtschaftskosten von Umwelteinschränkungen auf Wasserkraft-Operationen, Fluss des Anhangs 1, Kopf und Generation.

http://www.usbr.gov/pmts/economics/reports/HOPT_REP003.pdf

• Wasserdicht - Energiegebrauch / Kosten, um - das Schätzen des Elektrischen Gebrauches für die Bewässerung Zu pumpen.

http://www.wateright.org/site2/advisories/energy.asp