Wat zijn waterturbines?
Waterturbines worden gebruikt om energie te onttrekken aan bewegend water, meestal voor de productie van hydro-elektriciteit. Ze werken door water langs schuine bladen te dwingen, die de turbines draaien. Waterturbines kunnen mechanisch worden bevestigd aan machines of aan een elektrische generator. Stoomturbines gebruiken gasvormige stoom in plaats van vloeibaar water om te werken.
De voorloper van waterturbines was het waterrad, dat duizenden jaren werd gebruikt. Een waterrad is verticaal georiënteerd met op elk willekeurig moment slechts een klein deel onder water. Dit type wiel is afhankelijk van het horizontale momentum van water in een rivier om te draaien. Om dit te laten werken, moet het wiel ribbels of emmers hebben om het water op te vangen. Hetzelfde principe wordt gebruikt in het schoepenrad van een stoomboot.
Waterturbines werken echter op een andere manier, met de bladen op dezelfde manier gerangschikt als die van een windmolen. Vloeistof stroomt door een windmolen in plaats van erlangs. Hetzelfde ontwerp wordt gebruikt voor waterturbines, hoewel de vorm van de bladen is geoptimaliseerd voor water in plaats van lucht.
De waterturbine begon in de 19e eeuw op grote schaal te worden gebruikt. Voordat elektriciteit beschikbaar was, werden fabrieken mechanisch aangedreven. Waterturbines werden op dezelfde manier aan machines bevestigd als de motor van een auto aan zijn wielen. Een motor kan blijven draaien terwijl een transmissie vermogen over de wielen verdeelt door een mechanische verbinding te maken of te verbreken. Op dezelfde manier kan een fabriek worden aangedreven zonder elektriciteit.
De laatste tijd zijn waterturbines gebruikt in waterkrachtcentrales. Deze planten hebben meestal een dam met een aanzienlijk verschil in waterniveau tussen de zijkanten. De plant onttrekt de zwaartekrachtpotentiele energie die is opgeslagen in het hogere water door deze te dwingen door waterturbines te stromen; met andere woorden, als het water van het hoge niveau naar het lage niveau valt, duwt het op de bladen van een waterturbine en draait de turbine. Rotatie-energie wordt omgezet in elektriciteit met een elektrische generator. In 2008 was hydro-elektriciteit goed voor het grootste deel van de wereldwijd geproduceerde duurzame energie.
Stoomturbines benutten daarentegen energie uit stoom in plaats van vloeibaar water. Ze worden veelvuldig gebruikt in andere soorten energiecentrales. In feite is de stoomturbine de primaire methode voor het omzetten van thermische energie in kinetische energie in grootschalige toepassingen. Of de warmte in een energiecentrale afkomstig is van steenkoolverbranding of kernsplijting, het wordt gebruikt om water te koken en stoom te produceren. De hogedrukstoom wordt vervolgens omgeleid om door een turbine te stromen, waardoor deze snel ronddraait en een elektrische generator draait.