Vodena turbina je turbostroj u fluidnom strojarstvu. Već oko 100. godine prije Krista rođen je prototip vodne turbine, vodeni kotač. U to vrijeme, glavna funkcija bila je pogon strojeva za preradu žitarica i navodnjavanje. Vodeni kotač, kao mehanički uređaj koji koristi protok vode kao snagu, razvio se u današnju vodnu turbinu, a proširio se i njegov opseg primjene. Gdje se dakle uglavnom koriste moderne vodne turbine?
Turbine se uglavnom koriste u reverzibilnim elektranama. Kada je opterećenje elektroenergetskog sustava niže od osnovnog opterećenja, mogu se koristiti kao vodena pumpa za korištenje viška kapaciteta proizvodnje energije za pumpanje vode iz nizvodnog rezervoara u uzvodni rezervoar radi pohrane energije u obliku potencijalne energije; kada je opterećenje sustava veće od osnovnog opterećenja, mogu se koristiti kao hidraulična turbina koja proizvodi električnu energiju za regulaciju vršnih opterećenja. Stoga, čista reverzibilna elektrana ne može povećati snagu elektroenergetskog sustava, ali može poboljšati ekonomičnost rada termoelektrana i poboljšati ukupnu učinkovitost elektroenergetskog sustava. Od 1950-ih, reverzibilne elektrane su široko cijenjene i brzo su se razvijale u zemljama diljem 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 učinkovitost, a jedinica se okreće u istom smjeru prilikom proizvodnje električne energije i pumpanja vode te se može brzo pretvoriti iz proizvodnje energije u pumpanje ili s pumpanja na proizvodnju 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 okretati, a ona i dalje ima dobre radne performanse pri promjeni visine vode i opterećenja. Međutim, zbog ograničenja hidrauličkih karakteristika i čvrstoće materijala, početkom 1980-ih, njezin neto pad iznosio je samo 136,2 metra (prva japanska elektrana Takagen). Za veće padove potrebne su Francisove pumpne turbine.
Crpno-akumulacijska elektrana ima gornje i donje rezervoare. Pod uvjetom skladištenja iste energije, povećanje uzgona može smanjiti kapacitet skladištenja, povećati brzinu jedinice i smanjiti troškove projekta. Stoga se elektrana za skladištenje energije s visokim tlakom iznad 300 metara brzo razvila. Francisova pumpna turbina s najvišim tlakom vode na svijetu instalirana je u elektrani Baina Bašta u Jugoslaviji. godine u pogon. Od 20. stoljeća hidroelektrane se razvijaju u smjeru visokih parametara i velikog kapaciteta. S povećanjem kapaciteta termoelektrana u elektroenergetskom sustavu i razvojem nuklearne energije, kako bi se riješio problem razumne regulacije vršnih opterećenja, uz energičan razvoj ili proširenje velikih elektrana u glavnim vodnim sustavima, zemlje diljem svijeta aktivno grade crpno-akumulacijske elektrane, što rezultira brzim razvojem pumpno-turbinskih postrojenja.
Kao pogonski stroj koji pretvara energiju protoka vode u rotirajuću mehaničku energiju, hidroturbina je neizostavan dio hidrogeneratorskog agregata. Danas problem zaštite okoliša postaje sve ozbiljniji, a primjena i promicanje hidroenergije, koja koristi čistu energiju, sve je veće. Kako bi se u potpunosti iskoristili različiti hidraulički resursi, plime i oseka, ravničarske rijeke s vrlo niskim padom, pa čak i valovi, također su privukli široku pozornost, što je rezultiralo brzim razvojem cjevastih turbina i drugih malih jedinica.
Vrijeme objave: 23. ožujka 2022.
