Vad är vattenturbiner?

Vattenturbiner används för att utvinna energi från rörligt vatten, vanligtvis för produktion av vattenkraft. De fungerar genom att tvinga vatten förbi sneda blad, som snurrar turbinerna. Vattenturbiner kan anslutas mekaniskt till maskiner eller till en elektrisk generator. Ångturbiner använder gasånga snarare än flytande vatten för att driva.

Föregångaren till vattenturbiner var vattenhjulet, som användes i tusentals år. Ett vattenhjul är orienterat vertikalt med endast en liten del nedsänkt under vattnet vid varje given tidpunkt. Denna typ av hjul förlitar sig på det horisontella momentet av vatten i en flod att svänga. För att detta ska fungera måste hjulet ha åsar eller hinkar för att fånga vattnet. Samma princip används i ångbåtens paddelhjul.

Vattenturbiner fungerar emellertid på ett annat sätt, med bladen anordnade på ett sätt som är analogt med en vindkraftverk. Vätska rinner genom en väderkvarn snarare än förbi den. Samma design används för vattenturbiner, men formen på bladen är optimerad för vatten istället för luft.

Vattenturbinen började användas mycket under 1800-talet. Innan elektricitet fanns tillgängligt drivs fabrikerna mekaniskt. Vattenturbiner fästes på maskiner på ungefär samma sätt som en bils motor fästs på dess hjul. En motor kan fortsätta rotera medan en transmission överför kraften till hjulen genom att göra eller bryta en mekanisk anslutning. På liknande sätt kan en fabrik drivas utan att ingå el.

På senare tid har vattenturbiner använts i vattenkraftverk. Dessa växter involverar vanligtvis en dam med en betydande skillnad i vattennivån mellan sidorna. Växten extraherar den gravitationella potentiella energin lagrad i det högre vattnet genom att tvinga den att rinna genom vattenturbiner; med andra ord, när vattnet faller från den höga nivån till den låga nivån, trycker det på en vattenturbins blad och snurrar turbinen. Rotationsenergi konverteras till el med en elektrisk generator. År 2008 stod vattenkraft för huvuddelen av förnybar energi producerad över hela världen.

Ångturbiner utnyttjar å andra sidan energi från ånga istället för flytande vatten. De används i stor utsträckning i andra typer av kraftverk. Ångturbinen är faktiskt den primära metoden för att omvandla termisk energi till kinetisk energi i storskaliga applikationer. Oavsett om värmen i ett kraftverk kommer från kolförbränning eller kärnklyvning, används det för att koka vatten och producera ånga. Högtrycksångan avleds sedan att strömma genom en turbin, vilket får den att snurra snabbt och vrida en elektrisk generator.