Vatnstúrbínan er túrbína í vökvavélum. Frumgerð vatnstúrbínunnar, vatnshjólið, kom fram um 100 f.Kr. Þá var aðalhlutverk hennar að knýja vélar til kornvinnslu og áveitu. Vatnshjólið, sem vélrænt tæki sem notar vatnsflæði sem orku, hefur þróast í núverandi vatnstúrbínur og notkunarsvið þess hefur einnig stækkað. Hvar eru þá nútíma vatnstúrbínur aðallega notaðar?
Túrbínur eru aðallega notaðar í dælugeymslustöðvum. Þegar álag raforkukerfisins er lægra en grunnálagið er hægt að nota þær sem vatnsdælu til að nota umframorkuframleiðslugetu til að dæla vatni úr niðurstreymisgeyminum upp í uppstreymisgeyminn til að geyma orku í formi hugsanlegrar orku; þegar álag kerfisins er hærra en grunnálagið er hægt að nota þær sem vökvatúrbínur, sem framleiða rafmagn til að stjórna hámarksálagi. Þess vegna geta hrein dælugeymslustöðvar ekki aukið afl raforkukerfisins, en þær geta bætt rekstrarhagkvæmni varmaorkuvera og bætt heildarnýtni raforkukerfisins. Frá sjötta áratug síðustu aldar hafa dælugeymslur notið mikilla vinsælda og þróast hratt um allan heim.
Flestar dælugeymslueiningar sem þróaðar voru á frumstigi eða með háan vatnsþrýsting eru þriggja véla gerð, þ.e. þær eru samsettar úr rafalmótor, vatnstúrbínu og vatnsdælu í röð. Kosturinn er að túrbínan og vatnsdælan eru hönnuð sérstaklega, sem getur hvor um sig haft meiri skilvirkni, og einingin snýst í sömu átt þegar hún framleiðir rafmagn og dælir vatni, og getur fljótt skipt úr raforkuframleiðslu í dælingu, eða úr dælingu í raforkuframleiðslu. Á sama tíma er hægt að nota túrbínuna til að ræsa eininguna. Ókosturinn er að kostnaðurinn er mikill og fjárfestingin í virkjun er mikil.
Hægt er að snúa blöðum dælunnar á skáflæðisdælunni og hún hefur samt góða rekstrargetu þegar vatnshæð og álag breytast. Hins vegar, vegna takmarkana á vökvaeiginleikum og efnisstyrk, var nettóþrýstingurinn aðeins 136,2 metrar snemma á níunda áratugnum. (Fyrsta Takagen-virkjunin í Japan). Fyrir hærri þrýsting eru Francis-dælutúrbínur nauðsynlegar.
Dælugeymsluvirkjunin hefur efri og neðri lón. Með því að geyma sömu orku getur aukin lyftikraftur dregið úr geymslugetu, aukið hraða einingarinnar og lækkað kostnað við verkefnið. Þess vegna hefur orkugeymsluvirkjun með háum vatnshæð yfir 300 metra hæð þróast hratt. Francis-dælutúrbínan með hæsta vatnshæð í heimi er sett upp í Baina Basta-virkjuninni í Júgóslavíu. Frá 20. öld hafa vatnsaflsvirkjanir þróast í átt að háum breytum og mikilli afkastagetu. Með aukinni varmaorkugetu í raforkukerfinu og þróun kjarnorku, til að leysa vandamálið með sanngjarna hámarksstjórnun, auk þess að þróa eða stækka stórar virkjanir í helstu vatnskerfum, eru lönd um allan heim virkir í að byggja dælugeymsluvirkjanir, sem leiðir til hraðrar þróunar dælutúrbína.
Vatnsorkuverksmiðja er ómissandi hluti af vatnsaflskerfi sem breytir orku vatnsflæðis í snúningsorku og er því ómissandi hluti af vatnsaflsrafstöðvum. Nú á dögum er vandamál umhverfisverndar að verða sífellt alvarlegra og notkun og kynning á vatnsafli, sem notar hreina orku, er að aukast. Til að nýta ýmsar vatnsaflsauðlindir til fulls hafa sjávarföll, sléttar ár með mjög litlu falli og jafnar öldur einnig vakið mikla athygli, sem hefur leitt til hraðrar þróunar rörlaga túrbína og annarra lítilla eininga.
Birtingartími: 23. mars 2022
