Τι είναι μια τουρμπίνα αντίδρασης;

Ένας στρόβιλος αντίδρασης είναι ένας περιστρεφόμενος κινητήρας που αξιοποιεί την ενέργεια των ρευστών χρησιμοποιώντας τον Τρίτο Νόμο Κίνησης του Νεύτωνα, ο οποίος δηλώνει ότι κάθε δράση έχει μια ίση και αντίθετη αντίδραση. Ο στρόβιλος αντίδρασης έχει σχεδιαστεί για να επιτρέπει σε ρεύματα ρευστού υπό πίεση να περιστρέφουν τον ρότορα. Συνήθως, τα ακροφύσια ρευστού συνδέονται στον ρότορα και βλέπουν αντίθετα από την κατεύθυνση περιστροφής. Καθώς το ρευστό φεύγει από το ακροφύσιο, η προκύπτουσα δύναμη αντίδρασης προκαλεί την περιστροφή του ρότορα. Το σύστημα εκμεταλλεύεται την αλλαγή της πίεσης του νερού καθώς ρέει μέσα από τον στρόβιλο.

Οι περισσότεροι στρόβιλοι αντίδρασης παράγουν ηλεκτρική ενέργεια. Πολλοί μεταδίδουν ακόμη και αυτή την ηλεκτρική ενέργεια στο ενεργειακό δίκτυο. Υπάρχουν τρεις κύριοι τύποι στροβίλων αντίδρασης: προπέλα, κινητικός και Francis.
Ένας στρόβιλος αντίδρασης προπέλας αποτελείται γενικά από έναν έλικα, με τρία έως έξι πτερύγια, που βρίσκεται σε έναν σωλήνα. Η ροή του νερού ελέγχεται από πύλες αυλακώσεων που βρίσκονται ανάντη της προπέλας. Τα περισσότερα μοντέλα ανεμογεννητριών αντιδράσεως προπέλας διαθέτουν σταθερές πύλες ανιχνευτών, ενώ μερικά μοντέλα, συμπεριλαμβανομένου του στροβίλου αντίδρασης Kaplan, διαθέτουν ρυθμιζόμενες πύλες θυρίδας και πτερύγια ρότορα. Ο στρόβιλος Kaplan χρησιμοποιείται συνήθως σε εξειδικευμένα σενάρια που απαιτούν λεπτές ρυθμίσεις των πτερυγίων για αποδοτική παραγωγή ενέργειας.

Πρόσθετοι τύποι στροβίλων αντίδρασης με έλικα περιλαμβάνουν τον στρόβιλο βολβού, ο οποίος τυπικά αποτελείται από έναν στρόβιλο και μια γεννήτρια που λειτουργεί στο ρεύμα νερού. Ο στρόβιλος straflo είναι παρόμοιος, εκτός από το ότι η γεννήτρια τοποθετείται στο εξωτερικό του στροβίλου. Ένας σωληνοειδής στρόβιλος διαθέτει απευθείας σύνδεση με τη γεννήτρια.

Ο στρόβιλος αντίδρασης Francis εφευρέθηκε από τον James B. Francis το 1848. Μπορεί να εφαρμοστεί είτε οριζόντια είτε κάθετα, ανάλογα με την εφαρμογή. Τυπικά, υπάρχουν δύο στάδια επαφής νερού στον στρόβιλο αντίδρασης Francis. Καθώς το νερό εισέρχεται στην κορυφή της τουρμπίνας και όταν το νερό αδειάζει από το κάτω μέρος της τουρμπίνας, μεταφέρεται ενέργεια, με αποτέλεσμα την κίνηση της τουρμπίνας. Γενικά, ένας στρόβιλος αντίδρασης Francis αποτελείται από έναν δρομέα, πολλά πτερύγια οδηγού, έναν σωλήνα κύλισης, πύλες αυλακώσεων και σωλήνα βύθισης.

Οι στρόβιλοι κινητικής αντίδρασης χρησιμοποιούν την κινητική ενέργεια στο τρεχούμενο νερό, αντί της δυνητικής ενέργειας, για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Συνήθως, αυτοί οι στρόβιλοι τοποθετούνται σε ποτάμια, παλιρροιακά νερά ή ωκεάνια ρεύματα για να επωφεληθούν από τη φυσική ροή του νερού. Δεν απαιτούν πρόσθετη υποδομή για τη λειτουργία τους, μειώνοντας έτσι τις πιθανές επιπτώσεις στο περιβάλλον. Η ταχύτητα της ροής του νερού υπαγορεύει τις προδιαγραφές της κινητικής τουρμπίνας. Οι περίοδοι πλημμύρας και ξηρασίας πρέπει συνήθως να ληφθούν υπόψη πριν ένα άτομο εφαρμόσει ένα σύστημα κινητικής τουρμπίνας.