Vattenturbiner

Vattenturbiner, eller hydroturbiner, är maskiner som omvandlar vattnets potentiella och kinetiska energi till mekanisk energi som driver en axel och i förlängningen en generator för elproduktion. De används främst i vattenkraftverk, men även i pumped-storage-anläggningar och i vissa industriella applikationer där vattenkraft utnyttjas som energikälla.

Principen bygger på att vattenflödet leds genom turbinen där dess energi överförs till roterande skovlar på turbinen. Turbinen kan vara av två huvudkategorier: impulsturbiner och reaktions-turbiner. Impulsturbiner får vattnet att ge sin energi i en snabb stråle som träffar skovlarna; exempel är Pelton och Turgo. Dessa turbiner används ofta vid mycket högt huvud men relativt lågt flöde.

Reaktions-turbiner arbetar med vatten som passerar genom roterande skovlar i tryck, och de utgår från tryckskillnaden över rotorbladet. De vanligaste typerna är Francis- och Kaplan-turbinerna. Francis-turbinen används vid medelhögt till högt huvud och varierande flöde, medan Kaplan-turbinen är särskilt lämpad för lågt huvud och variabelt flöde med justerbara blad.

Effektiviteten hos moderna vattenturbiner ligger ofta i intervallet cirka 90–95 procent. Under drift krävs noggrann kontroll av flöde och huvud samt regelbundet underhåll; förhöjd slitage och kavitation kan uppkomma utan rätt design och driftförhållanden.

Miljömässigt studeras vattenkraftens påverkan på vattenflöden, sedimenttransport och fiskvandring. Modern turbinteknik utvecklar fiskvänliga intag, justerbara blad och variabel hastighetsstyrning för att minska miljöpåverkan.