Bir pervane türbini, sıvı veya gaz akış enerjisini dönme hareketine dönüştüren bir grup makineye aittir. Bu tanımın gösterdiği gibi, bu makineler iki temel kategoriye ayrılır: rüzgar veya su pervanesi türbinleri. Bu makinelerin ürettiği dönme kuvveti en çok elektrik gücü üretmek için kullanılır ve daha az ölçüde mekanik iş sağlar. Pervane türbininin mekanik iş varyantlarının genel örnekleri yel değirmenleri ve bazı su tahrikli değirmen tipleridir. Pervane türbininin güç kaynağının bol, yenilenebilir ve ucuz olması nedeniyle, şimdiye dek tasarlanan en uygun maliyetli ve çevre dostu enerji üretim yöntemlerinden biridir.
Bir pervane türbini, gaz ve sıvı akışlarındaki gizli kinetik enerjiden yararlanmak için tersine geleneksel pervane teorisini uygular. Pervaneler, asgari iki karşılıklı, hava kanatçık biçimli bıçak veya kanadı bulunan merkezi bir şafttan oluşur. Bunlar genellikle bıçakların üzerindeki hava veya sıvıyı iterek veya değiştirerek itme üretmek için harici bir enerji kaynağı tarafından döndürülür. Bir pervane türbininde bu prensip ters çevrilir; bir akış veya hava veya sıvı bıçakları yerlerinden oynatarak şaftı döndürür.
Rüzgar türbinleri, elektrik üretmek, değirmenleri çalıştırmak veya su pompalamak için rüzgar gücünü kullanmak için dünya genelinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Rüzgarla çalışan pervane türbinleri yatay veya dikey eksen tasarımında olabilir. En kolay tanınan değişken, uçak tipi pervaneleri olan geleneksel yel değirmenlerini ve rüzgar jeneratörlerini içeren yatay eksen türbinidir. Aynı derecede etkili, dikey mil kullanan düz veya kavisli kanatlara sahip olan yeni nesil dikey eksen tasarımlarıdır. Bunlar arasında kavisli kanat Savonius, yassı kanat Giromill ve kendine özgü Darrieus “patlıcan” türleri sayılabilir.
Daha eski yatay türbinler, türbin kafasının her zaman rüzgara dönmesini sağlar. Daha küçük örneklerde, basit bir rüzgar gülü stili dümeni döner türbin kafasını döndürür. Daha büyük türbinler, pervanenin rüzgara dönmesini sağlamak için bir rüzgar sensörleri ve servo motor sistemi kullanır. Rüzgar tahrikli pervane türbini tasarımlarının çoğu, jeneratörü veya pompa krankını doğru hızda çalıştırmak için bir dişli kutusundan yararlanır.
Su tahrikli pervane türbinleri, genellikle birkaç küçük endüstriyel ve tarımsal uygulama olmasına rağmen, büyük hidroelektrik üretim tesisleri ile ilişkilendirilir. Bu türbinler, rüzgârla çalışan kardeşleriyle aynı şekilde çalışır, ancak temel tasarımları büyük ölçüde farklılık gösterir. Bu makineler genellikle çok daha büyüktür ve tipik olarak rüzgarla çalışan varyantlardan daha kısa bıçak tasarımlarına sahiptir. Bu daha büyük su tahrikli türbinlerin en yaygın olanı Kaplan türbinidir. Kaplan türbinleri, çoğu büyük hidro-elektrik tesisatında kullanılan düşük kafa, yüksek akışlı reaksiyon üniteleridir.
Kaplan varyantı, geniş bir su seviyesi ve akış koşullarında tipik olarak yüzde 90'ı aşan verimlilik seviyelerine yol açan adım ayarlanabilir bıçaklara sahiptir. Verimliliğin büyük bir kısmı, çıkış sıvısının yavaşlamasına neden olan, dikkatlice tasarlanmış bir su akış yolu ile elde edilir. Bu yavaşlama, maksimum kinetik enerjinin pervane mekanizmasına aktarılmasına neden olur. Kaplan türbinleri, 100 megawatt (100.000.000 watt) veya daha fazla güç çıkışı üretebilir.
Pervane türbini, fosil yakıt seçenekleriyle karşılaştırıldığında yenilenebilir ve ücretsiz ya da oldukça ucuz olan güç kaynaklarına girer. Bu cihazlarda kullanılan teknolojilerdeki gelişmeler, verimlilik ve kapasitelerinin sınırlarını sürekli olarak genişletmektedir ve yakın gelecekte geleneksel yakıt için uygun bir yedek olabilir. Pervane türbini teknolojisi, daha temiz, daha çevreci bir enerji temini senaryosu alanındaki rolünü daha da artıran, giderek daha erişilebilir hale geliyor.
