Vad är en propellsturbin?
En propellsturbin tillhör en grupp maskiner som omvandlar fluid eller gasflödesenergi till rotationsrörelse. Som den här beskrivningen indikerar, ingår dessa maskiner i två grundläggande kategorier: vind- eller vattenpropellturbiner. Den rotationskraft som dessa maskiner producerar används oftast för att generera elektrisk kraft och i mindre utsträckning leverera mekaniskt arbete. Vanliga exempel på mekaniska arbetsvarianter av propellturbinen är vindkraftverk och vissa typer av vattendrivna fabriker. På grund av propellsturbinkraftkällans rikliga, förnybara och billiga natur är det en av de mest kostnadseffektiva och miljövänliga metoderna för energiproduktion som någonsin utformats.
En propellsturbin tillämpar konventionell propellerteori i omvänd riktning för att utnyttja den latenta kinetiska energin i gas- och vätskeflöden. Propeller består av en central axel med minst två motstående, bladformade blad eller skovlar fästa på den. Dessa vänds vanligen av en extern energikälla för att producera drivkraft genom att trycka eller förskjuta luft eller vätska över bladen. I en propellsturbin vänds denna princip; ett flöde eller luft eller vätska förskjuter bladen och får dem att vrida axeln.
Vindkraftverk används i stor utsträckning över hela världen för att utnyttja vindkraft för att generera el, driva fabriker eller pumpa vatten. Vinddrivna propellerturbiner kan ha horisontell eller vertikal axel. Den mest lättkända varianten är den horisontella axeln, som inkluderar traditionella väderkvarnar och vindgeneratorer med propellrar av flygplanstyp. Lika effektiva är den nyare generationen av vertikala axelkonstruktioner som har platta eller böjda skovlar som driver en vertikal axel. Dessa inkluderar den böjda skoveln Savonius, den platta skoveln Giromill och de distinktiva Darrieus-äggbitarna.
Äldre horisontella turbiner kräver att turbinhuvudet alltid hålls i vinden. När det gäller mindre exempel, vrider en enkel roder för väderflänsstil det vridbara turbinhuvudet. Större turbiner använder ett system av vindsensorer och servomotorer för att hålla propellern vänd i vinden. De flesta vinddrivna propellerturbinkonstruktioner använder en växellåda för att driva generatorn eller pumpens vev med rätt hastighet.
Vattendrivna propellsturbiner är vanligtvis förknippade med stora vattenkraftverk, även om det finns flera mindre industriella och jordbruksmässiga tillämpningar. Dessa turbiner fungerar på samma sätt som deras vinddrivna syskon, även om deras grundläggande design skiljer sig väsentligt. Dessa maskiner är i allmänhet mycket större och har bladdesign som vanligtvis är kortare än vinddrivna varianter. Den vanligaste av dessa större vattendrivna turbiner är Kaplan-turbinen. Kaplan-turbiner är reaktionsenheter med lågt huvud, högt flöde som används i de flesta stora hydroelektriska installationer.
Kaplan-varianten har tonhöjdsjusterbara blad som leder till effektivitetsnivåer som typiskt överstiger 90 procent i ett brett spektrum av vattennivå och flödesförhållanden. En stor del av effektiviteten uppnås genom en noggrant utformad vattenflödesväg som får utloppsvätskan att retardera. Denna retardation leder till en överföring av den maximala mängden kinetisk energi till propellmekanismen. Kaplan-turbiner kan producera kraftuttag på 100 megawatt (100.000.000 watt) eller mer.
Propellsturbinen tappar i kraftkällor som är förnybara och antingen gratis eller extremt billiga jämfört med alternativ för fossila bränslen. Framstegen inom tekniken som används i dessa enheter utökar kontinuerligt gränserna för deras effektivitet och kapacitet, och de kan visa sig vara en livskraftig ersättning för konventionellt bränsle inom en snar framtid. Propellsturbinteknologin blir också allt mer tillgänglig vilket ytterligare förbättrar sin roll i området för ett renare, mer ekologiskt vänlig energiförsörjningsscenario.