Kao što znamo, da bismo generirali hidrauličku energiju, moramo proliti veliku količinu vode kroz vodopad da bismo mogli pokretati turbinu. Jedna od najčešće korištenih turbina u hidrauličkoj energiji je Kaplanova turbina. To je hidraulična mlazna turbina koja se koristi sa malim nagibima do nekoliko desetaka metara. Uvijek je potreban protok, velik je tako da se može generirati velika količina energije.
U ovom članku ćemo vam reći od čega se sastoji Kaplanova turbina, koje su njezine karakteristike i kako se koristi za generisanje hidrauličke energije.
Šta je Kaplanova turbina
To je hidraulična mlazna turbina koja koristi male nagibe visine od nekoliko metara do nekoliko desetaka. Jedna od glavnih karakteristika je da uvijek radi s velikim brzinama protoka. Protok u rasponu od 200 do 300 kubnih metara u sekundi. Široko se koristi za proizvodnju hidrauličke energije, koja je vrsta obnovljive energije.
Kaplanovu turbinu izumio je 1913. austrijski profesor Víktor Kaplan. To je vrsta hidrauličke turbine u obliku elise gdje imaju lopatice koje se mogu orijentirati na različit protok vode. Znamo da protok vode varira ovisno o intenzitetu zapremine. Budući da možemo imati lopatice orijentisane na protok vode, možemo povećati performanse održavajući ih visokim do brzina protoka od 20-30% nominalnog protoka.
Najnormalnije je da ova turbina dolazi opremljena sa fiksnim statorskim deflektorima koji pomažu u vođenju protoka vode. Na taj način se optimizira proizvodnja električne energije. Učinkovitost Kaplanove turbine može se koristiti za širi opseg protoka, ovisno o potrebama. U idealnom slučaju, turbinu treba pripremiti koristeći sistem orijentacije u koji postavljamo deflektore statora kada se protok promijeni. Nemamo uvijek isti protok vode, jer ovisimo o količini kiše i ležištu.
Kada tečnost dođe do Kaplanove turbine, zahvaljujući spiralnom kanalu, služi za potpuno hranjenje cijelog opsega. Jednom kada je tečnost došla do turbine, ona prolazi kroz razdjelnik koji tečnosti daje rotacijsku rotaciju. Ovdje je rotor odgovoran za preusmjeravanje protoka na 90 stupnjeva kako bi ga okrenuo aksijalno.
Glavne karakteristike
Kada imamo propelersku turbinu, znamo da je regulacija praktično nikakva. To znači da turbina može raditi samo u određenom opsegu, tako da razdjelnik nije ni podesiv. S Kaplanovom turbinom dobivamo orijentaciju lopatica radnog kola kako bi se prilagodili protoku vode. Pored toga, pokret se prilagođava trenutnom toku. To je zato što svaka postavka razdjelnika odgovara različitoj orijentaciji lopatica. Zahvaljujući tome, moguće je raditi sa veći prinosi do 90% u širokom opsegu protoka.
Područje upotrebe ovih turbina dostiže maksimalni pad od oko 80 metara i teče do brzine protoka od 50 kubnih metara u sekundi. Ovo se djelomično preklapa sa područjem upotrebe Francisova turbina. Ovo turbine dosegli su samo pad od 10 metara i protok premašili 300 kubnih metara u sekundi.
Kako bi se optimizirala proizvodnja hidrauličke energije, vrlo je često vidjeti Kaplanove turbine. To su propelerske turbine koje rade punim kapacitetom i dobro reagiraju na sav višak tečnosti. Zahvaljujući ovim turbinama eliminiraju veliku količinu instalacijskih troškova, jer je ova turbina skuplja od propelerske turbine, ali instalacija dugoročno postaje mnogo efikasnija.
Kako turbine rade u hidroenergiji
Ako želimo da u hidroelektrani održimo konstantni napon na izlazu, brzina turbine mora se uvijek održavati konstantnom. Znamo da pritisak vode varira ovisno o brzini protoka i intenzitetu pada. Međutim, brzina turbine mora se održavati konstantnom bez obzira na ove razlike u pritisku. Da bi ostao stabilan, potreban je veliki broj kontrola i u Francisovoj turbini i u Kaplanovoj turbini.
Često se izrađuju Peltonove instalacije kod kojih se protok vode pomaže kontrolirati otvaranjem i zatvaranjem mlaznica ejektora. Kada se u postrojenju nalazi Kaplanova turbina, mlaznica za preusmjeravanje pražnjenja koristi se za odbijanje brzih promjena struje u kapljicama koje mogu naglo povećati pritisak vode. Na taj način osiguravamo da se elise uvijek čuvaju konstantno i da na njih ne utječe promjena tlaka vode. Ova povećanja pritiska vode poznata su pod nazivom vodeni čekići. Oni mogu naštetiti objektima.
Međutim, uz sve ove postavke, kroz mlaznice se održava konstantan protok vode tako da se kretanje lopatica turbine održava stabilnim. Da bi se izbjegli vodeni čekići, mlaznice za pražnjenje polako se zatvaraju. Turbine koje se koriste za proizvodnju hidrauličke energije razlikuju se prema nekim vrstama:
- Za veliki skokovi i mali protoci Koriste se Pelton turbine.
- Za one manje glave, ali sa većim protokom Koriste se Francisove turbine.
- En vrlo mali vodopadi, ali sa vrlo velikim protokom Koriste se turbine Kaplan i propeleri.
Hidroelektrane zavise od velike količine vode koja se nalazi u rezervoarima. Taj se protok mora kontrolirati i može se održavati gotovo konstantnim, tako da se voda može transportirati kroz kanale ili kanale. Protok se kontrolira kroz ventile kako bi se prilagodio protok vode koja prolazi kroz turbinu. Količina vode koja smije proći kroz turbinu ovisi o potrebi za električnom energijom u svakom trenutku. Ostatak vode izlazi kroz kanale za ispuštanje.
Nadam se da ćete s ovim informacijama saznati više o Kaplanovoj turbini i proizvodnji hidroenergije.