Kas ir ūdens turbīnas?

Ūdens turbīnu priekštecis bija ūdens ritenis, ko izmantoja tūkstošiem gadu. Ūdens ritenis ir vērsts vertikāli, un tikai neliela daļa ir iegremdēta zem ūdens jebkurā laikā. Šāda veida ritenis ir atkarīgs no ūdens horizontālā impulsa upē, lai tas pagrieztos. Lai tas darbotos, ritenim jābūt ar izciļņiem vai spaiņiem, lai notvertu ūdeni. Tas pats princips tiek izmantots tvaika laivas lāpstiņas ritenī.

Tomēr ūdens turbīnas darbojas citādi, un lāpstiņas ir izvietotas līdzīgi kā vējdzirnavām. Šķidrums plūst caur vējdzirnavām, nevis garām tām. Tāda pati konstrukcija tiek izmantota ūdens turbīnām, lai gan lāpstiņu forma ir optimizēta ūdenim, nevis gaisam.

Ūdens turbīnu sāka plaši izmantot 19. gadsimtā. Pirms elektrības pieejamības rūpnīcas tika darbinātas mehāniski. Ūdens turbīnas tika piestiprinātas mašīnām līdzīgi kā automašīnas dzinējs ir piestiprināts pie riteņiem. Dzinējs var turpināt griezties, kamēr transmisija sadala jaudu uz riteņiem, izveidojot vai pārtraucot mehānisku savienojumu. Līdzīgā veidā rūpnīcu var darbināt, neizmantojot elektrību.

Pēdējā laikā hidroelektrostacijās tiek izmantotas ūdens turbīnas. Šie augi parasti ietver aizsprostu ar ievērojamu ūdens līmeņa atšķirību starp pusēm. Augs ekstrahē gravitācijas potenciālo enerģiju, kas uzkrāta augstākajā ūdenī, liekot tai plūst cauri ūdens turbīnām; citiem vārdiem sakot, kad ūdens nokrīt no augstā līmeņa uz zemu līmeni, tas spiež uz ūdens turbīnas lāpstiņām un griež turbīnu. Rotācijas enerģiju pārvērš elektrībā ar elektrisko ģeneratoru. 2008. gadā hidroelektrostacija veidoja lielāko daļu pasaulē saražotās atjaunojamās enerģijas.

No otras puses, tvaika turbīnas izmanto enerģiju no tvaika, nevis šķidrā ūdens. Tos plaši izmanto cita veida spēkstacijās. Faktiski tvaika turbīna ir galvenā metode siltumenerģijas pārvēršanai kinētiskā enerģijā liela mēroga lietojumos. Neatkarīgi no tā, vai spēkstacijā siltums rodas ogļu sadedzināšanas vai kodola skaldīšanas rezultātā, to izmanto ūdens vārīšanai un tvaika ražošanai. Pēc tam augstspiediena tvaiks tiek novirzīts, lai plūst cauri turbīnai, liekot tam ātri griezties un griezt elektrisko ģeneratoru.