După cum știm, pentru a genera energie hidraulică trebuie să turnăm o cantitate mare de apă printr-o cascadă pentru a muta o turbină. Una dintre cele mai utilizate turbine în energia hidraulică este Turbina Kaplan. Este o turbină cu jet hidraulic care este utilizată cu pante mici până la câteva zeci de metri. Debitul este întotdeauna necesar este mare, astfel încât să poată fi generată o cantitate mare de energie.
În acest articol vă vom spune în ce constă turbina Kaplan, care sunt caracteristicile sale și cum este utilizată pentru a genera energie hidraulică.
Ce este turbina Kaplan
Este o turbină cu jet hidraulic care folosește mici înclinații de înălțime de la câțiva metri până la câteva zeci. Una dintre caracteristicile principale este că funcționează întotdeauna cu debituri ridicate. Debite variind de la 200 la 300 de metri cubi pe secundă. Este utilizat pe scară largă pentru generarea de energie hidraulică, acesta fiind un tip de energie regenerabilă.
Turbina Kaplan a fost inventată în 1913 de profesorul austriac Víktor Kaplan. Este un tip de turbină hidraulică în formă de elice în care au lame care pot fi orientate către fluxul diferit de apă. Știm că debitul de apă variază în funcție de intensitatea volumului. Prin posibilitatea de a avea lame orientate către debitul de apă, putem crește performanța menținându-l ridicat până la debitele de 20-30% din debitul nominal.
Cel mai normal este că această turbină vine echipată cu deflectoare statorice fixe care ajută la ghidarea fluxului de apă. În acest fel, se optimizează generarea de energie electrică. Eficiența turbinei Kaplan poate fi utilizată pentru o gamă mai largă de debit în funcție de necesități. În mod ideal, turbina ar trebui pregătită folosind un sistem de orientare în care așezăm deflectoarele statorului atunci când fluxul se schimbă. Nu avem întotdeauna același debit de apă, deoarece depindem de precipitații și de nivelul rezervorului.
Când fluidul ajunge la turbina Kaplan, datorită unei conducte în formă de spirală, servește la alimentarea completă a întregii circumferințe. Odată ce fluidul a ajuns la turbină, acesta trece printr-un distribuitor care conferă fluidului rotația rotativă. Aici rotorul este responsabil pentru devierea debitului cu 90 de grade pentru a-l inversa axial.
caracteristici cheie
Când avem o turbină cu elice știm că reglarea este practic nulă. Aceasta înseamnă că turbina poate funcționa doar într-un anumit interval, astfel încât distribuitorul nu este nici măcar reglabil. Cu turbina Kaplan obținem orientarea palelor rotorului pentru a se adapta la debitul de apă. În plus, mișcarea se adaptează fluxului curent. Acest lucru se datorează faptului că fiecare setare a distribuitorului corespunde unei orientări diferite a lamelor. Datorită acestui lucru, este posibil să lucrați cu randamente mai mari de până la 90% într-o gamă largă de debituri.
Domeniul de utilizare al acestor turbine atinge picături maxime de înălțimi în jur de 80 de metri și curge până la un debit de 50 de metri cubi pe secundă. Aceasta se suprapune parțial câmpului de utilizare al Turbina Francis. Turbinele astea au atins doar o cădere de 10 metri și au depășit 300 de metri cubi pe secundă în debit.
Pentru a optimiza generarea de energie hidraulică, este foarte comun să vezi turbine Kaplan. Sunt turbine cu elice care funcționează la capacitate maximă și răspund bine la orice exces de fluid. Datorită acestor turbine, ele elimină o cantitate mare de costuri de instalare, deoarece această turbină este mai scumpă decât o turbină cu elice, dar instalarea devine mult mai eficientă pe termen lung.
Cum funcționează turbinele în hidroenergie
Dacă dorim să menținem constantă o ieșire de tensiune într-o instalație hidroelectrică, viteza turbinei trebuie să fie întotdeauna constantă. Știm că presiunea apei variază în funcție de debitul și intensitatea la care cade. Cu toate acestea, viteza turbinei trebuie menținută constantă, indiferent de aceste variații de presiune. Pentru a rămâne stabil, este necesar un număr mare de comenzi atât în turbina Francis, cât și în turbina Kaplan.
Se fac adesea instalații de roți Pelton în care fluxul de apă este ajutat să controleze prin deschiderea și închiderea duzelor de ejector. Când există o turbină Kaplan în instalație, o duză de bypass de descărcare este utilizată pentru a ajuta la devierea schimbărilor rapide de curent în canalele de cădere care pot crește brusc presiunea apei. În acest fel ne asigurăm că elicele sunt depozitate întotdeauna într-un mod constant și nu sunt afectate de modificările presiunii apei. Aceste creșteri ale presiunii apei sunt cunoscute sub numele de ciocane cu apă. Ele pot fi foarte dăunătoare facilităților.
Cu toate acestea, cu toate aceste setări, se menține un flux constant de apă prin duze, astfel încât mișcarea palelor turbinei să fie menținută stabilă. Pentru a evita ciocanele cu apă, duzele de refulare sunt închise încet. Turbinele utilizate pentru generarea energiei hidraulice variază în funcție de unele tipuri:
- Pentru salturi mari și debite mici Se folosesc turbine Pelton.
- Pentru cei capete mai mici dar cu un debit mai mare Se folosesc turbine Francis.
- En cascade foarte mici dar cu un debit foarte mare Se folosesc turbine Kaplan și elice.
Centralele hidroelectrice depind de o cantitate mare de apă care este conținută în rezervoare. Acest debit trebuie controlat și poate fi păstrat aproape constant, astfel încât apa să poată fi transportată prin conducte sau conducte. Debitul este controlat prin supape pentru a adapta fluxul de apă care trece prin turbină. Cantitatea de apă care este permisă să treacă prin turbină depinde de necesarul de energie electrică din fiecare moment. Restul de apă iese prin canalele de descărcare.
Sper că, cu aceste informații, puteți afla mai multe despre generarea de turbină Kaplan și hidroenergie.