Wat is een propellerturbine?
Een propellerturbine behoort tot een groep machines die vloeistof- of gasstroomenergie omzetten in rotatiebeweging. Zoals deze beschrijving aangeeft, vallen deze machines in twee basiscategorieën: wind- of waterpropellerturbines. De rotatiekracht die deze machines produceren, wordt meestal gebruikt om elektrisch vermogen te genereren en, in mindere mate, mechanisch werk te leveren. Veel voorkomende voorbeelden van mechanische werkvarianten van de propellerturbine zijn windmolens en bepaalde typen wateraangedreven molens. Vanwege de overvloedige, hernieuwbare en goedkope aard van de krachtbron van de propellerturbine, is het een van de meest kosteneffectieve en milieuvriendelijke methoden voor energieproductie ooit bedacht.
Een propellerturbine past omgekeerde conventionele propellertheorie toe om de latente kinetische energie in gas- en vloeistofstromen te benutten. Propellers bestaan uit een centrale as waaraan minimaal twee tegenover elkaar liggende, vleugelvormige bladen of schoepen zijn bevestigd. Deze worden meestal gedraaid door een externe energiebron om stuwkracht te produceren door lucht of vloeistof over de bladen te duwen of te verplaatsen. In een propellerturbine is dit principe omgedraaid; een stroom of lucht of vloeistof verplaatst de bladen waardoor ze de as draaien.
Windturbines worden wereldwijd op grote schaal gebruikt om windenergie te benutten om elektriciteit op te wekken, molens te laten draaien of water te pompen. Door wind aangedreven propellerturbines kunnen horizontaal of verticaal zijn uitgevoerd. De meest gemakkelijk te herkennen variant is de horizontale as turbine die traditionele windmolens en windgeneratoren met propellers van het vliegtuigtype omvat. Even effectief zijn de nieuwere ontwerpen van verticale assen met platte of gebogen schoepen die een verticale as aandrijven. Deze omvatten de gebogen vin Savonius, de platte vin Giromill en de onderscheidende Darrieus 'eierklopper' types.
Oudere horizontale turbines vereisen dat de turbinekop te allen tijde in de wind wordt gedraaid. In het geval van kleinere voorbeelden draait een eenvoudig roer in de windrichting de draaiende turbinekop. Grotere turbines maken gebruik van een systeem van windsensoren en servomotoren om de schroef in de wind te houden. De meeste windaangedreven propellerturbine-ontwerpen maken gebruik van een versnellingsbak om de generator of de pompslinger op de juiste snelheid te drijven.
Wateraangedreven propellerturbines worden meestal geassocieerd met grote waterkrachtcentrales, hoewel er verschillende kleinere industriële en agrarische toepassingen zijn. Deze turbines werken op dezelfde manier als hun door de wind aangedreven broers en zussen, hoewel hun basisontwerp aanzienlijk verschilt. Deze machines zijn over het algemeen veel groter en hebben bladontwerpen die doorgaans korter zijn dan door wind aangedreven varianten. De meest voorkomende van deze grotere wateraangedreven turbines is de Kaplan-turbine. Kaplan turbines zijn low head, high flow, reactie-eenheden die worden gebruikt in de meeste grote hydro-elektrische installaties.
De Kaplan-variant heeft in hoogte verstelbare bladen die leiden tot een efficiëntieniveau van meestal meer dan 90 procent in een breed bereik van waterniveau en stromingsomstandigheden. Een groot deel van de efficiëntie wordt bereikt door een zorgvuldig ontworpen waterstroompad waardoor de uitlaatvloeistof vertraagt. Deze vertraging leidt tot een overdracht van de maximale hoeveelheid kinetische energie naar het schroefmechanisme. Kaplan-turbines kunnen een vermogen van 100 megawatt (100.000.000 watt) of meer produceren.
De propellerturbine maakt gebruik van energiebronnen die hernieuwbaar en gratis of extreem goedkoop zijn in vergelijking met opties voor fossiele brandstoffen. Vooruitgang in de technologieën die in deze apparaten worden gebruikt, verlegt voortdurend de grenzen van hun efficiëntie en capaciteit, en ze kunnen in de nabije toekomst een bruikbare vervanging voor conventionele brandstof blijken te zijn. Propellerturbinetechnologie wordt ook steeds toegankelijker, wat haar rol in het rijk van een schoner, milieuvriendelijker energievoorzieningscenario verder versterkt.