Kot vemo, moramo za ustvarjanje hidravlične energije skozi slap izliti veliko vode, da lahko premikamo turbino. Ena najbolj uporabljenih turbin v hidravlični energiji je Kaplanova turbina. Gre za hidravlično reaktivno turbino, ki se uporablja z majhnimi nakloni do nekaj deset metrov. Pretok je vedno potreben, je velik, da se lahko ustvari velika količina energije.
V tem članku vam bomo povedali, iz česa je sestavljena Kaplanova turbina, kakšne so njene značilnosti in kako se uporablja za pridobivanje hidravlične energije.
Kaj je Kaplanova turbina
Gre za hidravlično reaktivno turbino, ki uporablja majhne prepone v višino od nekaj metrov do nekaj deset. Ena glavnih značilnosti je, da vedno deluje z visokimi pretoki. Pretoki se gibljejo od 200 do 300 kubičnih metrov na sekundo. Veliko se uporablja za pridobivanje hidravlične energije, saj je to vrsta obnovljive energije.
Kaplanovo turbino je leta 1913 izumil avstrijski profesor Víktor Kaplan. Gre za vrsto hidravlične turbine v obliki propelerja, kjer imajo lopatice, ki so lahko usmerjene na drugačen pretok vode. Vemo, da se pretok vode razlikuje glede na intenzivnost prostornine. Ker imamo lahko rezila, ki so usmerjena na pretok vode, lahko povečamo zmogljivost, tako da ga vzdržujemo do stopnje pretoka 20-30% nominalnega pretoka.
Najbolj normalno je, da je ta turbina opremljena s fiksnimi statorskimi usmerniki, ki pomagajo voditi pretok vode. Na ta način je optimizirana proizvodnja električne energije. Učinkovitost Kaplanove turbine je mogoče uporabiti za širši pretok, odvisno od potreb. V idealnem primeru bi bilo treba turbino pripraviti z uporabo orientacijskega sistema, v katerega namestimo statorske deflektorje, ko se pretok spremeni. Nimamo vedno enakega pretoka vode, saj smo odvisni od količine padavin in rezervoarja.
Ko tekočina doseže Kaplanovo turbino, zahvaljujoč spiralni cevi, služi za popolno polnjenje celotnega oboda. Ko tekočina doseže turbino, gre skozi razdelilnik, ki tekočini omogoča rotacijo. Tu je rotor odgovoren za preusmeritev pretoka na 90 stopinj, da ga osno obrne.
Glavne značilnosti
Ko imamo propelersko turbino, vemo, da je ureditev praktično nična. To pomeni, da lahko turbina deluje le v določenem območju, zato razdelilnik ni niti nastavljiv. S Kaplanovo turbino dobimo usmerjenost lopatic rotorja, da se prilagodijo pretoku vode. Poleg tega se gibanje prilagodi trenutnemu toku. Razlog za to je, da vsaka nastavitev razdelilnika ustreza različni usmerjenosti rezil. Zahvaljujoč temu je mogoče sodelovati večji donos do 90% v širokem območju pretokov.
Področje uporabe teh turbin doseže največji padec približno 80 metrov in teče do pretoka 50 kubičnih metrov na sekundo. To se delno prekriva s področjem uporabe Francisova turbina. To turbine dosegli so le 10-metrski padec in pretočili 300 kubičnih metrov na sekundo.
Za optimizacijo pridobivanja hidravlične energije je zelo pogosto videti Kaplanove turbine. So propelerske turbine, ki delujejo s polno močjo in se dobro odzivajo na vso odvečno tekočino. Zahvaljujoč tem turbinam odpravijo veliko stroškov namestitve, saj je ta turbina dražja od turbine s propelerjem, vendar postaja dolgoročno veliko bolj učinkovita.
Kako delujejo turbine v hidroenergiji
Če želimo v hidroelektrarni ohraniti konstantno napetost na izhodu, moramo vedno imeti stalno hitrost turbine. Vemo, da se tlak vode spreminja glede na pretok in intenzivnost padca. Hitrost turbine pa je treba ohranjati konstantno, ne glede na te razlike v tlaku. Da bi ostali stabilni, je potrebno veliko krmiljenja tako v Francisovi turbini kot v Kaplanovi turbini.
Pogosto se izdelujejo napeljave na kolesih Pelton, pri katerih se pretok vode pomaga nadzorovati z odpiranjem in zapiranjem ejektorskih šob. Kadar je v objektu Kaplanova turbina, se uporablja odtočna obvodna šoba, ki pomaga odbiti hitre spremembe toka v kanalih, ki lahko nenadoma povečajo tlak vode. Na ta način zagotovimo, da so propelerji vedno konstantno shranjeni in nanje ne vplivajo spremembe tlaka vode. Ta povečanja vodnega tlaka so znana kot vodna kladiva. Lahko zelo škodujejo objektom.
Vendar se pri vseh teh nastavitvah ohrani stalen pretok vode skozi šobe, tako da je gibanje lopatic turbine stabilno. Da se izognete vodnim kladivom, se izpušne šobe počasi zapirajo. Turbine, ki se uporabljajo za pridobivanje hidravlične energije, se razlikujejo glede na nekatere vrste:
- Za veliki skoki in majhni pretoki Uporabljajo se turbine Pelton.
- Za tiste manjše glave, vendar z večjim pretokom Uporabljajo se Francisove turbine.
- En zelo majhni slapovi, vendar z zelo velikim pretokom Uporabljajo se turbine Kaplan in propeler.
Hidroelektrarne so odvisne od velike količine vode, ki je v rezervoarjih. Ta pretok je treba nadzorovati in ga ohranjati skoraj nespremenjenega, da se voda lahko prevaža skozi kanale ali skladišča. Pretok se nadzoruje skozi ventile, da se prilagodi pretok vode, ki prehaja skozi turbino. Količina vode, ki jo je dovoljeno prehajati skozi turbino, je v vsakem trenutku odvisna od potrebe po električni energiji. Preostala voda izstopi skozi odtočne kanale.
Upam, da boste s temi informacijami izvedeli več o Kaplanovi turbini in proizvodnji hidroelektrarn.