Co to są turbiny wodne?

Turbiny wodne są wykorzystywane do wydobywania energii z poruszającej się wody, zwykle do produkcji hydroelektryczności. Działają, przepychając wodę przez skośne ostrza, które obracają turbiny. Turbiny wodne mogą być mechanicznie mocowane do maszyny lub generatora elektrycznego. Turbiny parowe wykorzystują do działania parę gazową zamiast ciekłej wody.

Prekursorem turbin wodnych było koło wodne, które było używane przez tysiące lat. Koło wodne jest ustawione pionowo, z niewielką częścią zanurzoną pod wodą w danym momencie. Ten rodzaj koła polega na poziomym pędzie wody w rzece do skrętu. Aby to zadziałało, koło musi mieć grzbiety lub wiadra, aby złapać wodę. Ta sama zasada jest stosowana w kole łopatkowym łodzi parowej.

Turbiny wodne działają jednak w inny sposób, z łopatami ułożonymi w sposób analogiczny do wiatraka. Płyn przepływa przez wiatrak, a nie obok niego. Tę samą konstrukcję zastosowano w przypadku turbin wodnych, chociaż kształt łopatek jest zoptymalizowany dla wody zamiast powietrza.

Turbina wodna zaczęła być szeroko używana w XIX wieku. Zanim energia była dostępna, fabryki były zasilane mechanicznie. Turbiny wodne były przymocowane do maszyn w taki sam sposób, jak silnik samochodu jest przymocowany do kół. Silnik może nadal obracać się, a przekładnia rozdziela moc na koła, wykonując lub przerywając połączenie mechaniczne. W podobny sposób fabryka może być zasilana bez udziału prądu.

W ostatnim czasie turbiny wodne były wykorzystywane w elektrowniach wodnych. Rośliny te zazwyczaj obejmują tamy ze znaczną różnicą w poziomie wody między bokami. Roślina wydobywa grawitacyjną energię potencjalną zmagazynowaną w wyższej wodzie, zmuszając ją do przepływu przez turbiny wodne; innymi słowy, gdy woda spada z wysokiego do niskiego poziomu, popycha łopatki turbiny wodnej i obraca turbinę. Energia rotacyjna jest przekształcana w elektryczność za pomocą generatora elektrycznego. W 2008 r. Energia wodna stanowiła większość energii odnawialnej produkowanej na całym świecie.

Z drugiej strony turbiny parowe wykorzystują energię pary zamiast ciekłej wody. Są szeroko stosowane w innych typach elektrowni. W rzeczywistości turbina parowa jest podstawową metodą przekształcania energii cieplnej w energię kinetyczną w zastosowaniach na dużą skalę. Niezależnie od tego, czy ciepło w elektrowni pochodzi ze spalania węgla, czy z rozszczepienia jądrowego, służy ono do gotowania wody i wytwarzania pary. Para pod wysokim ciśnieniem jest następnie kierowana w celu przepłynięcia przez turbinę, powodując jej gwałtowne wirowanie i obrócenie generatora elektrycznego.