Vandens turbina, labiausiai paplitusios yra Kaplano, Peltono ir Franciso turbinos, yra didelė rotacinė mašina, kuri kinetinę ir potencinę energiją paverčia hidroelektra. Šie modernūs vandens rato atitikmenys pramoninei energijai gaminti naudojami jau daugiau nei 135 metus, o pastaruoju metu – ir hidroenergijai.
Kam šiandien naudojamos vandens turbinos?
Šiandien hidroenergija sudaro 16 % pasaulinės elektros energijos gamybos. XIX amžiuje, prieš išplintant elektros tinklams, vandens turbinos daugiausia buvo naudojamos pramoninei energijai gaminti. Šiuo metu jos naudojamos elektros energijai gaminti ir gali būti randamos užtvankose arba vietose, kur vyksta intensyvus vandens srautas.
Sparčiai augant pasaulinei energijos paklausai ir tokiems veiksniams kaip klimato kaita bei senkantys iškastinio kuro ištekliai, hidroenergija gali turėti didelį poveikį kaip žaliosios energijos forma visame pasaulyje. Tęsiantis aplinkai nekenksmingų ir švarių energijos šaltinių paieškai, Francis turbinos ateinančiais metais gali tapti labai populiariu ir vis labiau pritaikomu sprendimu.
Kaip vandens turbinos generuoja elektrą?
Vandens turbinų energijos šaltinis yra natūraliai arba dirbtinai tekančio vandens sukurtas vandens slėgis. Ši energija surenkama ir paverčiama hidroelektrine energija. Hidroelektrinė paprastai naudoja užtvanką ant aktyvios upės vandeniui kaupti. Tada vanduo išleidžiamas dalimis, tekėdamas per turbiną, ją sukdamas ir įjungdamas generatorių, kuris gamina elektrą.
Kokio dydžio yra vandens turbinos?
Pagal slėgį, kuriuo jos veikia, vandens turbinas galima suskirstyti į didelį, vidutinį ir mažą slėgį. Mažo slėgio hidroelektrinės sistemos yra didesnės, nes vandens turbina turi būti didelė, kad būtų pasiektas didelis srautas, o mentėms taikomas mažas vandens slėgis. Savo ruožtu didelio slėgio hidroelektrinėms sistemoms nereikia tokio didelio paviršiaus perimetro, nes jos naudojamos energijai iš greičiau tekančių vandens šaltinių panaudoti.
Diagrama, kurioje paaiškinamas skirtingų hidroelektrinės sistemos dalių, įskaitant vandens turbiną, dydis
Diagrama, kurioje paaiškinamas skirtingų hidroelektrinės sistemos dalių, įskaitant vandens turbiną, dydis
Žemiau paaiškinsime keletą skirtingų tipų vandens turbinų, naudojamų skirtingoms reikmėms ir vandens slėgiui, pavyzdžių.
Kaplan turbina (0–60 m slėgio aukštis)
Šios turbinos yra žinomos kaip ašinio srauto reakcijos turbinos, nes jos keičia tekančio vandens slėgį. Kaplano turbina primena sraigtą ir turi reguliuojamas mentes, kad būtų maksimaliai padidintas efektyvumas esant įvairiam vandens ir slėgio lygiui.
Kaplano turbinos schema
Peltono turbina (300–1600 m slėgio aukštis)
Peltono turbina arba Peltono ratas yra žinoma kaip impulsinė turbina, nes ji išgauna energiją iš judančio vandens. Ši turbina tinka didelio slėgio taikymams, nes jai reikia didelio vandens slėgio, kad šaukšto formos kibirai būtų veikiami jėgos, o diskas suktųsi ir generuotų energiją.
Peltono turbina
Francis turbina (60–300 m slėgio aukštis)
Paskutinė ir garsiausia vandens turbina – Francis turbina – pagamina 60 % pasaulinės hidroenergijos. Veikdama kaip smūginė ir reakcinė turbina, veikianti vidutiniu slėgiu, Francis turbina sujungia ašinio ir radialinio srauto koncepcijas. Taip turbina užpildo spragą tarp didelio ir mažo slėgio turbinų, sukuria efektyvesnę konstrukciją ir šiandien skatina inžinierius ją dar labiau tobulinti.
Tiksliau sakant, Francis turbina veikia vandeniu, tekančiu per spiralinį korpusą į (statines) kreipiamąsias mentes, kurios kontroliuoja vandens srautą link (judančių) tekančiojo variklio menčių. Vanduo verčia tekantįjį variklį suktis dėl bendro smūgio ir reakcijos jėgų poveikio, galiausiai išeidamas iš variklio per traukos vamzdį, kuris išleidžia vandens srautą į išorinę aplinką.
Kaip pasirinkti vandens turbinos dizainą?
Optimalaus turbinos dizaino pasirinkimas dažnai priklauso nuo vieno dalyko: jums prieinamo slėgio ir srauto greičio. Kai nustatysite, kokį vandens slėgį galite panaudoti, galėsite nuspręsti, ar geriau tinka uždara „reakcijos turbinos konstrukcija“, pvz., Francis turbina, ar atvira „impulsinės turbinos konstrukcija“, pvz., Pelton turbina.
Vandens turbinos schema
Galiausiai galite nustatyti reikiamą siūlomo elektros generatoriaus sukimosi greitį.
Įrašo laikas: 2022 m. liepos 15 d.
