Vodní turbína je turbosoustrojí v fluidních strojích. Již kolem roku 100 př. n. l. se zrodil prototyp vodní turbíny, vodní kolo. V té době bylo její hlavní funkcí pohánět stroje pro zpracování obilí a zavlažování. Vodní kolo, jako mechanické zařízení, které využívá proud vody jako energii, se vyvinulo v současnou vodní turbínu a rozšířilo se i její využití. Kde se tedy moderní vodní turbíny převážně používají?
Turbíny se používají hlavně v přečerpávacích elektrárnách. Pokud je zatížení energetické soustavy nižší než základní zatížení, lze je použít jako vodní čerpadlo k využití přebytečné kapacity výroby energie k čerpání vody z nádrže po proudu do nádrže proti proudu, aby se energie uložila ve formě potenciální energie; pokud je zatížení soustavy vyšší než základní zatížení, lze je použít jako hydraulickou turbínu k výrobě elektřiny pro regulaci špičkového zatížení. Čistě přečerpávací elektrárna proto nemůže zvýšit výkon energetické soustavy, ale může zlepšit provozní ekonomiku tepelných elektráren a celkovou účinnost energetické soustavy. Od 50. let 20. století jsou přečerpávací jednotky široce ceněny a rychle se rozvíjely v zemích po celém světě.
Většina přečerpávacích vodních elektráren vyvinutých v rané fázi nebo s vysokým spádem používá třímotorový typ, tj. skládá se z generátorového motoru, vodní turbíny a vodního čerpadla zapojených v sérii. Výhodou je, že turbína a vodní čerpadlo jsou navrženy samostatně, což může mít vyšší účinnost. Jednotka se při výrobě elektřiny a čerpání vody otáčí stejným směrem a může se rychle přepnout z výroby energie na čerpání nebo z čerpání na výrobu energie. Zároveň lze turbínu použít ke spuštění jednotky. Nevýhodou jsou vysoké náklady a velké investice do elektrárny.
Lopatky oběžného kola šikmé čerpací turbíny se dají otáčet a stále mají dobrý provozní výkon při změně spádu a zatížení. Vzhledem k omezeným hydraulickým vlastnostem a pevnosti materiálu však na začátku 80. let činil její čistý spád pouze 136,2 metrů. (První japonská elektrárna Takagen). Pro vyšší spády jsou nutné Francisovy čerpací turbíny.
Přečerpávací elektrárna má horní a dolní nádrže. Za podmínky skladování stejné energie může zvýšení výtlaku snížit akumulační kapacitu, zvýšit rychlost jednotky a snížit náklady na projekt. Proto se elektrárny s vysokým spádem nad 300 metrů rychle rozvíjejí. Francisova čerpací turbína s nejvyšším vodním spádem na světě je instalována v elektrárně Baina Bašta v Jugoslávii. Od 20. století se vodní jednotky vyvíjejí směrem k vysokým parametrům a velké kapacitě. S nárůstem tepelné kapacity v energetické soustavě a rozvojem jaderné energie, aby se vyřešil problém rozumné regulace špičky, kromě energického rozvoje nebo rozšiřování velkých elektráren ve velkých vodních systémech, země po celém světě aktivně staví přečerpávací elektrárny, což vede k rychlému rozvoji čerpacích turbín.
Vodní turbína je energetický stroj, který přeměňuje energii proudění vody na rotační mechanickou energii, a je nepostradatelnou součástí hydrogenerátoru. V dnešní době je problém ochrany životního prostředí stále závažnější a roste i využívání a propagace vodní energie, která využívá čistou energii. Aby se plně využily různé hydraulické zdroje, přitahují velkou pozornost také příliv a odliv, nížiny s velmi nízkým spádem a dokonce i vlny, což vede k rychlému rozvoji trubkových turbín a dalších malých jednotek.
Čas zveřejnění: 23. března 2022
