Co jsou vodní turbíny?

Vodní turbíny se používají k odběru energie z tekoucí vody, obvykle pro výrobu hydroelektrárny. Fungují tak, že tlačí vodu kolem šikmých lopatek, které točí turbíny. Vodní turbíny mohou být mechanicky připojeny ke stroji nebo k elektrickému generátoru. Parní turbíny používají k provozu spíše plynnou páru než tekutou vodu.

Předchůdcem vodních turbín bylo vodní kolo, které se používalo tisíce let. Vodní kolo je orientováno svisle a v daném okamžiku je pod vodou ponořena pouze malá část. Tento typ kola závisí na horizontální hybnosti vody v řece, aby se otočil. Aby to fungovalo, musí mít kolo hřebeny nebo kbelíky, které zachytí vodu. Stejný princip se používá v pádlovém kole parního člunu.

Vodní turbíny však fungují odlišným způsobem, přičemž lopatky jsou uspořádány způsobem analogickým s lopatkami větrného mlýna. Tekutina protéká spíše větrným mlýnem než kolem ní. Stejný design se používá pro vodní turbíny, i když tvar lopatek je optimalizován pro vodu místo vzduchu.

Vodní turbína se začala hojně využívat v průběhu 19. století. Než byla k dispozici elektřina, byly továrny napájeny mechanicky. Vodní turbíny byly připojeny ke stroji téměř stejným způsobem, jakým je motor automobilu připevněn k jeho kolům. Motor může pokračovat v otáčení, zatímco převodovka rozděluje sílu na kola vytvořením nebo přerušením mechanického spojení. Podobně lze továrnu napájet i bez elektřiny.

V nedávné době byly vodní elektrárny používány ve vodních elektrárnách. Tyto rostliny typicky zahrnují přehradu s významným rozdílem hladiny vody mezi stranami. Rostlina extrahuje energii gravitačního potenciálu uloženou ve vyšší vodě tím, že ji nutí protékat vodními turbínami; jinými slovy, jak voda padá z vysoké úrovně na nízkou úroveň, tlačí na lopatky vodní turbíny a otáčí turbínu. Rotační energie je přeměněna na elektřinu pomocí elektrického generátoru. V roce 2008 představovala vodní energie většinu obnovitelné energie vyrobené po celém světě.

Parní turbíny naproti tomu využívají energii z páry místo kapalné vody. Jsou hojně využívány v jiných typech elektráren. Ve skutečnosti je parní turbína ve velkých aplikacích primární metodou přeměny tepelné energie na kinetickou energii. Ať už teplo v elektrárně pochází ze spalování uhlí nebo jaderného štěpení, používá se k vaření vody a výrobě páry. Vysokotlaká pára je pak odkloněna k proudění přes turbínu, což způsobuje, že se rychle točí a otáčí elektrický generátor.