Vodena turbina je turbomašina u fluidnim mašinama. Već oko 100. godine prije nove ere rođen je prototip vodene turbine, vodeni točak. U to vrijeme, glavna funkcija bila je pogon mašina za preradu žitarica i navodnjavanje. Vodeni točak, kao mehanički uređaj koji koristi protok vode kao snagu, razvio se u savremenu vodenu turbinu, a proširio se i njegov opseg primjene. Gdje se onda uglavnom koriste moderne vodene turbine?
Turbine se uglavnom koriste u reverzibilnim elektranama. Kada je opterećenje elektroenergetskog sistema niže od osnovnog opterećenja, mogu se koristiti kao vodena pumpa za korištenje viška kapaciteta za proizvodnju energije za pumpanje vode iz nizvodnog rezervoara u uzvodni rezervoar radi skladištenja energije u obliku potencijalne energije; kada je opterećenje sistema veće od osnovnog opterećenja, mogu se koristiti kao hidraulična turbina koja generira električnu energiju za regulaciju vršnih opterećenja. Stoga, čista reverzibilna elektrana ne može povećati snagu elektroenergetskog sistema, ali može poboljšati ekonomičnost rada termoelektrana i poboljšati ukupnu efikasnost elektroenergetskog sistema. Od 1950-ih, reverzibilne elektrane su bile široko cijenjene i brzo su se razvijale u zemljama širom svijeta.
Većina pumpno-akumulacijskih jedinica razvijenih u ranoj fazi ili s visokim vodostajem usvaja tip s tri stroja, odnosno sastoje se od generatorskog motora, vodene turbine i vodene pumpe spojene u seriju. Prednost je u tome što su turbina i vodena pumpa dizajnirane odvojeno, što može imati veću efikasnost, a jedinica se okreće u istom smjeru prilikom proizvodnje električne energije i pumpanja vode, te se može brzo prebaciti s proizvodnje energije na pumpanje ili s pumpanja na proizvodnju električne energije. Istovremeno, turbina se može koristiti za pokretanje jedinice. Nedostatak je što su troškovi visoki i investicija u elektranu velika.
Lopatice rotora kosostrujne pumpne turbine mogu se rotirati, a ona i dalje ima dobre radne performanse pri promjeni visine vode i opterećenja. Međutim, zbog ograničenja hidrauličnih karakteristika i čvrstoće materijala, početkom 1980-ih, njen neto pad je iznosio samo 136,2 metra (Prva japanska elektrana Takagen). Za veće padove potrebne su Francis pumpne turbine.
Reverzibilna hidroelektrana ima gornje i donje rezervoare. Pod uslovom skladištenja iste energije, povećanje podizanja može smanjiti kapacitet skladištenja, povećati brzinu jedinice i smanjiti troškove projekta. Stoga se elektrana za skladištenje energije visokog pada iznad 300 metara brzo razvija. Francisova pumpna turbina sa najvišim vodenim padom na svijetu instalirana je u elektrani Baina Bašta u Jugoslaviji. godine je puštena u rad. Od 20. vijeka, hidroelektrane se razvijaju u pravcu visokih parametara i velikog kapaciteta. S povećanjem kapaciteta termoelektrana u elektroenergetskom sistemu i razvojem nuklearne energije, kako bi se riješio problem razumne regulacije vršnih opterećenja, pored snažnog razvoja ili proširenja velikih elektrana u glavnim vodnim sistemima, zemlje širom svijeta aktivno grade reverzibilne hidroelektrane, što rezultira brzim razvojem pumpnih turbina.
Kao pogonska mašina koja pretvara energiju protoka vode u rotirajuću mehaničku energiju, hidroturbina je neizostavan dio hidrogeneratorskog agregata. Danas problem zaštite okoliša postaje sve ozbiljniji, a primjena i promocija hidroenergije, koja koristi čistu energiju, je u porastu. Kako bi se u potpunosti iskoristili različiti hidraulični resursi, plime i oseka, ravničarske rijeke s vrlo niskim padom, pa čak i valovi, također su privukli široku pažnju, što je rezultiralo brzim razvojem cjevastih turbina i drugih malih jedinica.
Vrijeme objave: 23. marta 2022.
