vandturbine

Vandturbine, strømningsmaskine, der er den centrale del af vandkraftanlæg. I anlæggets og turbinens indløbsparti omsættes vandets beliggenhedsenergi (potentiel energi) til bevægelsesenergi (kinetisk energi) i et roterende turbinehjul med skovle. Energien omsættes normalt videre til elektrisk energi via en generator, som drives af turbineakslen. Ved en faldhøjde h (i meter) og en vandstrøm q (i m3/s) vil turbinens effekt være 9,8∙qhη kW, hvor η er turbinens virkningsgrad. I industrialiserede lande har vandturbiner fra begyndelsen af 1900-t. fortrængt vandhjul, som anvendtes i tidligere tiders vandmøller.

Der skelnes mellem aktions- og reaktionsturbiner. I aktionsturbiner (også kaldet fristråleturbiner) bliver vandets potentielle energi omsat til kinetisk energi i vandstrømmen i en eller flere dyser, før vandet når turbinehjulets skovle. I reaktionsturbiner er vandet stadig under et vist tryk, når det rammer ledeskovle før turbinehjulet. I ledeskovlene nedsættes trykket, samtidig med at vandstrømmens kinetiske energi øges, før vandstrømmen rammer turbinehjulets skovle.

Når vandet strømmer til turbinehjulet langs turbineaksen, taler man om en aksialturbine. Hvis tilstrømningen sker fra siden ind på skovlhjulene (dvs. vinkelret på turbineaksen), er der tale om en radialturbine. Horisontalturbiner har vandret turbineaksel, mens vertikalturbiner har lodret aksel. Normalt har vandturbiner kun et turbinehjul, hvis diameter kan være op til 11 m, således at det kan gennemstrømmes af meget store vandmængder. Turbinen anbringes altid tæt på bagvandets niveau for at undgå kavitation. Se også turbine.

Reaktionsturbiner

Den første anvendelige vandturbine blev bygget 1837 af den franske ingeniør B. Fourneyron. Det var en reaktionsturbine med radial beskovling. I 1848 udviklede den britisk-amerikanske ingeniør James Bicheno Francis (1815-92) en vandturbine, Francisturbinen, som var en forbedring af radialturbinen. Francisturbinen har radial eller halvaksial vandtilstrømning fra en indløbsspiral og en aksial udstrømning. Regulering sker ved drejelige ledeskovle i indløbet, hvorved omdrejningstallet bliver uafhængigt af turbinens effekt. Francisturbiner anvendes for mindre effekter og faldhøjder op til ca. 500 m.

Kaplanturbinen, udviklet 1912 af den østrigske ingeniør Victor Kaplan (1876-1934), er en reaktionsturbine med radial vandstrømning gennem indstillelige ledeskovle og aksial strømning gennem turbinehjulets beskovling. Turbinehjulet i en Kaplanturbine er udformet som en propel med drejelige blade, der under drift reguleres, så der opnås den bedste virkningsgrad. Kaplanturbiner anvendes for store effekter ved faldhøjder under 75 m. På store reaktionsturbiner er der opnået virkningsgrader på op til 96% og effekter på 1000 MW.

Aktionsturbiner

blev konstrueret fra midten af 1800-t. Schweizeren W. Zuppinger konstruerede 1841 en turbine med bægerformede skovle, som var forgængeren for den meget anvendte Peltonturbine, opfundet 1878 og patenteret 1889 af den amerikanske ingeniør Lester Allen Pelton (1829-1908). Peltonturbinen er en radialturbine, hvor vandstrømmen fra en eller flere dyser (normalt op til seks) rammer mod bægerformede skovle på turbinehjulet og ombøjes næsten 180°. Ydelsen reguleres ved at ændre vandmængden med aksialt forskydelige nåle i dyserne. Peltonturbiner anvendes ved faldhøjder op til 2000 m og effekter på op til 300 MW.

Vandturbiner i Danmark

blev installeret fra ca. 1890, oftest som Francisturbiner. Gudenaacentralen er det største vandkraftværk i Danmark med tre Francisturbiner på hver 1,1 MW. Den største danske vandturbine er en 1,5 MW Kaplanturbine i Karlsgårde øst for Varde. Vandkraftproduceret elektricitet udgjorde i 1999 ca. 0,1% af den danske elproduktion.

Kommentarer

Kommentarer til artiklen bliver synlige for alle. Undlad at skrive følsomme oplysninger, for eksempel sundhedsoplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer, når de kan.

Du skal være logget ind for at kommentere.

eller registrer dig