Vodna turbina je vrsta turbinskog stroja u fluidnim strojevima. Već oko 100. godine prije Krista rođen je prototip vodne turbine - vodne turbine. U to vrijeme, glavna funkcija bila je pogon strojeva za preradu žitarica i navodnjavanje. Vodna turbina, kao mehanički uređaj pokretan protokom vode, razvila se u današnju vodnu turbinu, a proširio se i njezin opseg primjene. Gdje se onda uglavnom koriste moderne vodne turbine?
Vodna turbina se uglavnom koristi za reverzibilne elektrane. Kada je opterećenje elektroenergetskog sustava niže od osnovnog opterećenja, može se koristiti kao vodena pumpa za korištenje viška kapaciteta proizvodnje energije za pumpanje vode iz nizvodnog rezervoara u uzvodni rezervoar i pohranjivanje energije u obliku potencijalne energije; kada je opterećenje sustava veće od osnovnog opterećenja, može se koristiti kao vodna turbina za proizvodnju električne energije radi prilagodbe vršnog 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 se razvijaju u cijelom svijetu.
Crpno-akumulacijske jedinice razvijene u ranoj fazi ili s visokim vodostajem uglavnom usvajaju tip s tri stroja, odnosno sastoje se od generatorskog motora, vodene turbine i vodene pumpe u seriji. Prednost je u tome što su vodena turbina i vodena pumpa dizajnirane odvojeno, što može imati visoku učinkovitost, a smjer vrtnje jedinice je isti prilikom proizvodnje i pumpanja, što se može brzo pretvoriti iz proizvodnje energije u pumpanje ili s pumpanja na proizvodnju energije. Istovremeno, turbina se može koristiti za pokretanje jedinice. Nedostaci su visoki troškovi i velika ulaganja u elektranu.
Lopatice rotora pumpne turbine s nagnutim protokom mogu se okretati i dalje imati dobre radne performanse kada se promijeni visina vode i opterećenje. Međutim, ograničen hidrauličkim karakteristikama i čvrstoćom materijala, njezin maksimalni visina vode bila je samo 136,2 m početkom 1980-ih (elektrana Kogen br. 1 u Japanu). Za veće visine vode potrebne su Francisove pumpne turbine.
Crpno-akumulacijska elektrana opremljena je gornjim i donjim rezervoarima. Pod uvjetom skladištenja iste energije, povećanje pada može smanjiti kapacitet skladištenja, povećati brzinu jedinice i smanjiti troškove projekta. Stoga se elektrane s visokim padom iznad 300 metara brzo razvijaju. Francisova pumpna turbina s najvećim vodenim padom na svijetu instalirana je u elektrani Beinabašta u Jugoslaviji. Njena snaga pojedinačnog agregata je 315 MW, a vodeni pad turbine je 600,3 metra; pumpa ima pad od 623,1 m i brzinu vrtnje od 428,6 o/min. Puštena je u rad 1977. godine. Od 20. stoljeća hidroelektrane se razvijaju prema visokim parametrima i velikom kapacitetu. S povećanjem kapaciteta vatre u elektroenergetskom sustavu i razvojem nuklearne energije, kako bi se riješio problem razumnog smanjenja vršnih opterećenja, zemlje diljem svijeta aktivno grade crpno-akumulacijske elektrane, uz energičan razvoj ili širenje velikih elektrana u glavnim vodnim sustavima. Stoga su se pumpne turbine brzo razvijale.
Kao pogonski stroj koji pretvara energiju protoka vode u rotirajuću mehaničku energiju, vodna turbina je neizostavan dio generatora s vodnom turbinom. Danas problem zaštite okoliša postaje sve ozbiljniji. Hidroenergija, metoda proizvodnje energije korištenjem čiste energije, sve je popularnija i sve popularnija. Kako bi se u potpunosti iskoristili različiti hidraulički resursi, plime i oseka, rijeke s niskim padom, pa čak i valovi, privukli su široku pozornost, što je dovelo do brzog razvoja cjevastih turbina i drugih malih jedinica.
Vrijeme objave: 06.04.2022.
