Водна турбина, где су Каплан, Пелтон и Франсис турбине најчешће, је велика ротациона машина која претвара кинетичку и потенцијалну енергију у хидроелектричну енергију. Ови модерни еквиваленти воденог точка користе се више од 135 година за индустријску производњу енергије, а у скорије време и за производњу хидроенергије.
За шта се данас користе водене турбине?
Данас, хидроенергија доприноси 16% светске производње електричне енергије. У 19. веку, водне турбине су се претежно користиле за индустријску производњу енергије пре него што су електричне мреже постале широко распрострањене. Тренутно се користе за производњу електричне енергије и могу се наћи у бранама или подручјима где се јавља велики проток воде.
Са брзим растом глобалне потражње за енергијом и факторима као што су климатске промене и исцрпљивање фосилних горива, хидроенергија има потенцијал да оствари велики утицај као облик зелене енергије на светском нивоу. Како се потрага за еколошки прихватљивим и чистим изворима енергије наставља, Франсис турбине би могле да се покажу као веома популарно и све више усвојено решење у наредним годинама.
Како водне турбине производе електричну енергију?
Притисак воде створен природним или вештачким током воде постоји као извор енергије за водне турбине. Ова енергија се хвата и претвара у хидроелектричну енергију. Хидроелектрана ће генерално користити брану на активној реци за складиштење воде. Вода се затим испушта у постепеним корацима, протиче кроз турбину, ротира је и активира генератор који затим производи електричну енергију.
Колико су велике водене турбине?
На основу притиска под којим раде, водне турбине се могу класификовати на високе, средње и ниске. Хидроенергетски системи са ниским притиском су већи, јер водна турбина мора бити велика да би постигла висок проток док се низак притисак воде примењује на лопатице. Заузврат, хидроенергетским системима са високим притиском није потребан тако велики обим површине, јер се користе за искоришћавање енергије из бржих извора воде.
Графикон који објашњава величину различитих делова хидроенергетског система, укључујући водену турбину
Графикон који објашњава величину различитих делова хидроенергетског система, укључујући и водену турбину
У наставку ћемо објаснити неколико примера различитих типова водних турбина које се користе за различите примене и притисак воде.
Капланова турбина (притисак од 0-60 м)
Ове турбине су познате као аксијалне реакционе турбине, јер мењају притисак воде док она протиче кроз њих. Капланова турбина подсећа на пропелер и има подесиве лопатице како би се максимизирала ефикасност у различитим нивоима воде и притиска.
Дијаграм Капланове турбине
Пелтонова турбина (притисак 300 м-1600 м)
Пелтонова турбина — или Пелтонов точак — позната је као импулсна турбина, јер извлачи енергију из воде у покрету. Ова турбина је погодна за примене са високим падом, јер захтева велики притисак воде да би се применила сила на кашичасте канте и натерала диск да се ротира и генерише енергија.
Пелтонова турбина
Франсисова турбина (60m-300m притиска)
Последња и најпознатија водна турбина, Франсисова турбина, чини 60% светске хидроенергије. Радећи као ударна и реакциона турбина која ради на средњем паду, Франсисова турбина комбинује концепте аксијалног и радијалног протока. На тај начин турбина попуњава празнину између турбина са високим и ниским падом, стварајући ефикаснији дизајн и изазивајући данашње инжењере да га даље усавршавају.
Прецизније, Франсисова турбина ради тако што вода тече кроз спирално кућиште у (статичке) вођне лопатице које контролишу проток воде према (покретним) лопатицама ротора. Вода приморава ротор да се ротира кроз комбиновани удар и реакцију сила, коначно излазећи из ротора кроз продувну цев која испушта проток воде у спољашњу средину.
Како да одаберем дизајн водене турбине?
Избор оптималног дизајна турбине често се своди на једну ствар; количину притиска и протока који су вам доступни. Када утврдите какав притисак воде можете да искористите, можете одлучити да ли вам боље одговара затворени „дизајн реакционе турбине“ попут Франсисове турбине или отворени „дизајн импулсне турбине“, попут Пелтонове турбине.
Дијаграм водене турбине
Коначно, можете утврдити потребну брзину ротације вашег предложеног електричног генератора.
Време објаве: 15. јул 2022.
