Cosa sono le turbine ad acqua?
Le turbine ad acqua sono utilizzate per estrarre energia dall'acqua in movimento, in genere per la produzione di energia idroelettrica. Operano forzando l'acqua oltre le pale inclinate, che fanno girare le turbine. Le turbine idrauliche possono essere collegate meccanicamente a macchinari o a un generatore elettrico. Le turbine a vapore utilizzano vapore gassoso, piuttosto che acqua liquida, per funzionare.
Il precursore delle turbine idrauliche era la ruota idraulica, che è stata utilizzata per migliaia di anni. Una ruota idraulica è orientata verticalmente con solo una piccola porzione immersa sotto l'acqua in un dato momento. Questo tipo di ruota si basa sul momento orizzontale dell'acqua in un fiume per girare. Affinché ciò funzioni, la ruota deve avere creste o secchi per raccogliere l'acqua. Lo stesso principio viene utilizzato nella ruota a pale di un battello a vapore.
Le turbine ad acqua, tuttavia, funzionano in modo diverso, con le pale disposte in modo analogo a quelle di un mulino a vento. Il fluido scorre attraverso un mulino a vento piuttosto che oltre. Lo stesso design viene utilizzato per le turbine ad acqua, sebbene la forma delle pale sia ottimizzata per l'acqua anziché per l'aria.
La turbina ad acqua iniziò ad essere ampiamente utilizzata nel corso del 19 ° secolo. Prima che fosse disponibile l'elettricità, le fabbriche erano alimentate meccanicamente. Le turbine ad acqua sono state attaccate ai macchinari nello stesso modo in cui il motore di un'auto è attaccato alle sue ruote. Un motore può continuare a girare mentre una trasmissione distribuisce potenza alle ruote effettuando o interrompendo una connessione meccanica. Allo stesso modo, una fabbrica può essere alimentata senza coinvolgere elettricità.
In tempi recenti, le turbine ad acqua sono state utilizzate nelle centrali idroelettriche. Queste piante in genere coinvolgono una diga con una differenza significativa nel livello dell'acqua tra i lati. La pianta estrae l'energia potenziale gravitazionale immagazzinata nell'acqua superiore costringendola a fluire attraverso le turbine dell'acqua; in altre parole, mentre l'acqua scende da un livello alto a un livello basso, spinge le pale di una turbina ad acqua e la fa girare. L'energia di rotazione viene convertita in elettricità con un generatore elettrico. Nel 2008, l'idroelettricità rappresentava la maggior parte dell'energia rinnovabile prodotta in tutto il mondo.
Le turbine a vapore, d'altra parte, sfruttano l'energia del vapore anziché dell'acqua liquida. Sono ampiamente utilizzati in altri tipi di centrali elettriche. In effetti, la turbina a vapore è il metodo principale per convertire l'energia termica in energia cinetica in applicazioni su larga scala. Sia che il calore in una centrale elettrica provenga dalla combustione del carbone o dalla fissione nucleare, viene utilizzato per bollire l'acqua e produrre vapore. Il vapore ad alta pressione viene quindi deviato per fluire attraverso una turbina, facendolo girare rapidamente e girare un generatore elettrico.