توربین آبی یک توربوماشین در ماشینآلات سیال است. در حدود ۱۰۰ سال قبل از میلاد، نمونه اولیه توربین آبی، چرخ آبی، متولد شد. در آن زمان، عملکرد اصلی، به حرکت درآوردن ماشینآلات برای فرآوری غلات و آبیاری بود. چرخ آبی، به عنوان یک وسیله مکانیکی که از جریان آب به عنوان نیرو استفاده میکند، به توربین آبی فعلی تبدیل شده و دامنه کاربرد آن نیز گسترش یافته است. بنابراین توربینهای آبی مدرن عمدتاً در کجا استفاده میشوند؟
توربینها عمدتاً در نیروگاههای تلمبه ذخیرهای استفاده میشوند. هنگامی که بار سیستم برق کمتر از بار پایه باشد، میتوان از آن به عنوان پمپ آب استفاده کرد تا از ظرفیت تولید برق اضافی برای پمپاژ آب از مخزن پاییندست به مخزن بالادست استفاده شود و انرژی را به شکل انرژی پتانسیل ذخیره کند. هنگامی که بار سیستم بیشتر از بار پایه باشد، میتوان از آن به عنوان یک توربین هیدرولیکی استفاده کرد و برق تولید کرد تا بارهای اوج را تنظیم کند. بنابراین، نیروگاه تلمبه ذخیرهای خالص نمیتواند قدرت سیستم برق را افزایش دهد، اما میتواند اقتصاد عملیاتی واحدهای تولید برق حرارتی را بهبود بخشد و راندمان کلی سیستم برق را بهبود بخشد. از دهه 1950، واحدهای تلمبه ذخیرهای به طور گسترده مورد توجه قرار گرفته و به سرعت در کشورهای جهان توسعه یافتهاند.
بیشتر واحدهای تلمبه ذخیرهای که در مراحل اولیه یا با هد آب بالا توسعه یافتهاند، از نوع سه ماشینه هستند، یعنی از یک موتور ژنراتور، یک توربین آبی و یک پمپ آب به صورت سری تشکیل شدهاند. مزیت آن این است که توربین و پمپ آب به طور جداگانه طراحی شدهاند که هر کدام میتوانند راندمان بالاتری داشته باشند و واحد هنگام تولید برق و پمپاژ آب در یک جهت میچرخد و میتواند به سرعت از تولید برق به پمپاژ یا از پمپاژ به تولید برق تبدیل شود. در عین حال، میتوان از توربین برای راهاندازی واحد استفاده کرد. عیب آن این است که هزینه آن بالا و سرمایهگذاری نیروگاه زیاد است.
پرههای رانر توربین پمپ جریان مورب قابل چرخش هستند و با تغییر هد آب و بار، همچنان عملکرد عملیاتی خوبی دارند. با این حال، به دلیل محدودیت ویژگیهای هیدرولیکی و مقاومت مصالح، تا اوایل دهه 1980، هد خالص آن تنها 136.2 متر بود. (اولین نیروگاه تاکاگن ژاپن). برای هدهای بالاتر، توربینهای پمپ فرانسیس مورد نیاز است.
نیروگاه تلمبه ذخیرهای دارای مخازن بالایی و پایینی است. در شرایط ذخیره انرژی یکسان، افزایش ارتفاع میتواند ظرفیت ذخیرهسازی را کاهش دهد، سرعت واحد را افزایش دهد و هزینه پروژه را کاهش دهد. بنابراین، نیروگاه ذخیره انرژی با هد بالا بالای ۳۰۰ متر به سرعت توسعه یافته است. توربین پمپ فرانسیس با بالاترین هد آب در جهان در نیروگاه باینا باستا در یوگسلاوی نصب شده است. از سال 2000 تاکنون، واحدهای برق آبی در جهت پارامترهای بالا و ظرفیت زیاد در حال توسعه بودهاند. با افزایش ظرفیت برق حرارتی در سیستم برق و توسعه انرژی هستهای، به منظور حل مشکل تنظیم معقول اوج مصرف، علاوه بر توسعه یا گسترش شدید نیروگاههای بزرگ در سیستمهای اصلی آب، کشورهای سراسر جهان به طور فعال در حال ساخت نیروگاههای تلمبه ذخیرهای هستند که منجر به توسعه سریع توربینهای پمپ شده است.
توربین آبی به عنوان یک ماشین تولید نیرو که انرژی جریان آب را به انرژی مکانیکی چرخشی تبدیل میکند، بخش جداییناپذیری از یک مجموعه ژنراتور آبی است. امروزه، مشکل حفاظت از محیط زیست روز به روز جدیتر میشود و کاربرد و ترویج انرژی آبی که از انرژی پاک استفاده میکند، در حال افزایش است. به منظور استفاده کامل از منابع مختلف هیدرولیکی، جزر و مد، رودخانههای دشتی با افت بسیار کم و حتی امواج نیز توجه گستردهای را به خود جلب کردهاند که منجر به توسعه سریع توربینهای لولهای و سایر واحدهای کوچک شده است.
زمان ارسال: ۲۳ مارس ۲۰۲۲
