A turbina hidráulica é uma turbomáquina na área de máquinas fluidas. Por volta de 100 a.C., surgiu o protótipo da turbina hidráulica, a roda d'água. Naquela época, sua principal função era acionar máquinas para processamento de grãos e irrigação. A roda d'água, como um dispositivo mecânico que utiliza o fluxo de água como energia, evoluiu para a turbina hidráulica atual, e seu escopo de aplicação também foi expandido. Então, onde as turbinas hidráulicas modernas são mais utilizadas?
As turbinas são usadas principalmente em usinas de energia de armazenamento bombeado. Quando a carga do sistema de energia é menor do que a carga básica, ela pode ser usada como uma bomba d'água para usar o excesso de capacidade de geração de energia para bombear água do reservatório a jusante para o reservatório a montante para armazenar energia na forma de energia potencial; quando a carga do sistema é maior do que a carga básica, ela pode ser usada como uma turbina hidráulica, gerando eletricidade para regular as cargas de pico. Portanto, a usina de armazenamento bombeado pura não pode aumentar a potência do sistema de energia, mas pode melhorar a economia operacional das unidades geradoras de energia térmica e melhorar a eficiência geral do sistema de energia. Desde a década de 1950, as unidades de armazenamento bombeado têm sido amplamente valorizadas e desenvolvidas rapidamente em países ao redor do mundo.
A maioria das unidades de armazenamento bombeado desenvolvidas em estágio inicial ou com alta queda d'água adota o tipo de três máquinas, ou seja, são compostas por um motor gerador, uma turbina hidráulica e uma bomba d'água em série. Sua vantagem é que a turbina e a bomba d'água são projetadas separadamente, podendo cada uma ter maior eficiência, e a unidade gira na mesma direção ao gerar eletricidade e bombear água, podendo converter rapidamente de geração de energia para bombeamento, ou de bombeamento para geração de energia. Ao mesmo tempo, a turbina pode ser usada para dar partida na unidade. Sua desvantagem é o alto custo e o grande investimento na usina.
As pás do rotor da turbina da bomba de fluxo oblíquo podem ser giradas e ainda apresentam bom desempenho operacional quando a carga e a altura manométrica variam. No entanto, devido às limitações das características hidráulicas e da resistência do material, no início da década de 1980, sua altura manométrica líquida era de apenas 136,2 metros. (Primeira Usina Hidrelétrica de Takagen, no Japão). Para alturas manométricas mais altas, são necessárias turbinas com bomba Francis.
A usina hidrelétrica reversível possui reservatórios superiores e inferiores. Sob a condição de armazenar a mesma energia, o aumento da elevação pode reduzir a capacidade de armazenamento, aumentar a velocidade da unidade e reduzir o custo do projeto. Portanto, a usina hidrelétrica de armazenamento de energia de alta queda acima de 300 metros desenvolveu-se rapidamente. A turbina-bomba Francis com a maior queda d'água do mundo está instalada na Usina Hidrelétrica de Baina Basta, na Iugoslávia, ano em operação. Desde o século XX, as unidades hidrelétricas têm se desenvolvido na direção de altos parâmetros e grande capacidade. Com o aumento da capacidade de energia térmica no sistema elétrico e o desenvolvimento da energia nuclear, a fim de resolver o problema da regulação razoável de pico, além do desenvolvimento ou expansão vigorosa de usinas de energia de grande escala em grandes sistemas hídricos, países ao redor do mundo estão construindo ativamente usinas hidrelétricas reversíveis, resultando no rápido desenvolvimento de turbinas-bomba.
Como uma máquina geradora de energia que converte a energia do fluxo de água em energia mecânica rotativa, uma turbina hidrelétrica é uma parte indispensável de um conjunto hidrogerador. Atualmente, a questão da proteção ambiental está se tornando cada vez mais grave, e a aplicação e a promoção da energia hidrelétrica, que utiliza energia limpa, estão aumentando. Para aproveitar ao máximo os diversos recursos hidráulicos, marés, rios planos com queda d'água muito baixa e até mesmo ondas também têm atraído ampla atenção, resultando no rápido desenvolvimento de turbinas tubulares e outras unidades de pequeno porte.
Horário da publicação: 23/03/2022
