Turbiną wodną nazywamy silnik przetwarzający energię mechaniczną wody (energię wody płynącej) na pracę użyteczną w wirniku, w którym następuje zmiana wiru wody i wytwarzanie momentu obrotowego.
Rodzaje turbin wodnych.
W turbinach wodnych wykorzystuje się energię ciśnienia i energię prędkości. W zależności od tego, w jakiej postaci energia jest doprowadzona do wirnika, turbiny dzieli się na dwa rodzaje:
turbiny akcyjne (natryskowe)
w których woda zostaje doprowadzona do wirnika pod ciśnieniem atmosferycznym. W turbinach tego typu zostaje wykorzystana energia kinetyczna i jest stosowana przy bardzo dużych spadkach wody, gdzie spadek wody jest bardzo wysoki co przekłada się na bardzo dużą prędkość strumienia.
turbiny reakcyjne (naporowe)
w których woda zostaje doprowadzona do wirnika pod ciśnieniem wyższym niż ciśnienie atmosferyczne. Turbiny reakcyjne wykorzystują energię ciśnienia wody oraz energię kinetyczną. W turbinie akcyjnej energia ciśnienia wody na wlocie do turbiny zamieniana jest w dyszy na energię prędkości, która następnie jest przenoszona na wirnik, gdzie następuje zamiana energii kinetycznej wody na energię mechaniczną. W turbinie reakcyjnej ciśnienie wody na wlocie do turbiny zamieniane jest w kierownicy jedynie w pewnej części na prędkość. W wirniku następują obniżenia ciśnienia oraz prędkości związane z zamienianiem energii ciśnienia i energii kinetycznej wody na energię mechaniczną.
Turbiny akcyjne – dalszy podział
Turbiny akcyjne dzielą się na różne rodzaje. Ich nazwy pochodzą od wynalazców poszczególnych z nich, a są to:
Turbina Kaplana (śmigłowa)
swoim wyglądem przypomina śrubę napędową wykorzystywaną na okrętach. Niewątpliwą zaletą tej turbiny jest duża sprawność oraz duża szybkobieżność. Turbiny Kaplana stosuje się dla spadów niskich do 80 metrów. Mogą występować, zarówno o pionowym jak i poziomym wale.
Turbina Francisa
ma swoje zastosowanie najczęściej przy średnich spadkach wody w zależności od jej szybkobieżności (maksymalnie do 500 metrów). Zaletą turbiny Francisa jest jej uniwersalność co pozwala na produkcję i montaż dla różnych rozwiązań konstrukcyjnych elektrowni wodnej. Występują również jak w przypadku turbin wymienionych powyżej w orientacji pionowej lub poziomej. Dodatkowo mogą być w komorze otwartej bądź zamkniętej oraz spiralne, bliźniacze i wielowirnikowe.
Turbina Deriaza
jest to turbina bardzo podobna do turbiny Francisa i różni się możliwością przestawiania łopatek wirnika. Stosuje się je na spady wody od 13 do 300 metrów, przy czym powyżej 36 metrów stosowanie tego rodzaju turbin jest bardziej korzystne niż turbin Kaplana ze względów ekonomicznych.
Turbina pływowa (podwodna)
przypomina kształtem i budową wiatrak i wykorzystuje do produkcji energii zjawisko pływowe. Zjawisko to jest niczym innym jak cyklicznym odpływem i przypływem mórz i oceanów. Wykorzystywane w ten sposób oscylacyjne prądy poruszają łopatki podwodnego wiatraka wytwarzając energię elektryczną.
