Was ist eine Reaktionsturbine?
Eine Reaktionsturbine ist ein rotierender Motor, der die Energie von Flüssigkeiten nutzt, indem er das dritte Newtonsche Bewegungsgesetz verwendet, das besagt, dass jede Aktion eine gleiche und entgegengesetzte Reaktion hat. Die Reaktionsturbine ist so konstruiert, dass unter Druck stehende Fluidströme den Rotor drehen können. Üblicherweise sind die Fluiddüsen am Rotor angebracht und weisen entgegen der Drehrichtung. Wenn das Fluid die Düse verlässt, bewirkt die resultierende Reaktionskraft, dass sich der Rotor dreht. Das System nutzt die Änderung des Wasserdrucks beim Durchströmen der Turbine.
Die meisten Reaktionsturbinen erzeugen Strom. Viele speisen diesen Strom sogar in das Energienetz ein. Es gibt drei Haupttypen von Reaktionsturbinen: Propeller, Kinetik und Francis.
Eine Propellerreaktionsturbine besteht in der Regel aus einem Propeller mit drei bis sechs Schaufeln, der sich in einem Rohr befindet. Der Wasserfluss wird durch Schlupftore geregelt, die sich vor dem Propeller befinden. Die meisten Modelle von Propellerreaktionsturbinen verfügen über feste Schlupftore, während einige Modelle, einschließlich der Kaplan-Reaktionsturbine, einstellbare Schlupftore und Rotorblätter aufweisen. Die Kaplan-Turbine wird in der Regel in speziellen Szenarien eingesetzt, die eine Feinabstimmung der Schaufeln für eine effiziente Energieerzeugung erfordern.
Zusätzliche Arten von Propellerreaktionsturbinen umfassen die Kolbenturbine, die typischerweise aus einer Turbine und einem Generator besteht, die in dem Wasserstrom arbeiten. Die Straflo-Turbine ist ähnlich, mit der Ausnahme, dass der Generator außen an der Turbine angebracht ist. Eine Rohrturbine verfügt über eine direkte Verbindung zum Generator.
Die Francis-Reaktionsturbine wurde 1848 von James B. Francis erfunden. Sie kann je nach Anwendung entweder horizontal oder vertikal implementiert werden. Typischerweise gibt es zwei Wasserkontaktstufen in der Francis-Reaktionsturbine. Wenn das Wasser oben in die Turbine eintritt und wenn sich das Wasser unten aus der Turbine entleert, wird Energie übertragen, was zur Bewegung der Turbine führt. Im Allgemeinen besteht eine Francis-Reaktionsturbine aus einem Läufer, mehreren Leitschaufeln, einem Spiralrohr, Schlupftoren und einem Saugrohr.
Kinetische Reaktionsturbinen nutzen die kinetische Energie in fließendem Wasser und nicht die potentielle Energie, um Elektrizität zu erzeugen. Typischerweise werden diese Turbinen in Flüssen, Gezeitengewässern oder Meeresströmungen platziert, um den natürlichen Wasserfluss zu nutzen. Für den Betrieb ist keine zusätzliche Infrastruktur erforderlich, wodurch die potenziellen Auswirkungen auf die Umwelt verringert werden. Die Geschwindigkeit des Wasserstroms bestimmt die Spezifikation der kinetischen Turbine. Überflutungs- und Dürreperioden müssen in der Regel berücksichtigt werden, bevor eine Person ein kinetisches Turbinensystem einsetzt.