Лестер Пелтон изобрел тип водяной турбины со свободной струей, названный Колесом Пелтона или турбиной Пелтона. Эта турбина используется для гидроэнергетика. Это одна из оригинальных зеленых технологий, заменяющая уголь или дерево силой падающей воды.
Лестер Пелтон и турбина водяного колеса Пелтона
Лестер Пелтон родился в 1829 году в Вермиллионе, штат Огайо. В 1850 году он иммигрировал в Калифорнию во времена Золотая лихорадка. Пелтон зарабатывал на жизнь плотником и слесарем.
В то время был большой спрос на новые источники энергии для работы оборудования и мельниц, необходимых для расширяющихся золотых приисков. Многие шахты зависели от паровых двигателей, но для них требовались исчерпаемые запасы древесины или угля. Чего было в изобилии, так это энергии воды из быстрых горных ручьев и водопадов.
Водяные колеса которые использовались для питания мукомольных заводов, лучше всего работали на больших реках и не работали в более быстро движущихся и менее объемных горных ручьях и водопадах. Работали более новые водяные турбины, в которых использовались колеса с чашками, а не с плоскими панелями. Знаковым событием в области водяных турбин стало высокоэффективное колесо Пелтона.
W. Ф. Дюран из Стэнфордского университета писал в 1939 году, что Пелтон сделал свое открытие, когда заметил смещенная водяная турбина, когда струя воды попадает в чашки ближе к краю, а не к середине чашка. Турбина двигалась быстрее. Пелтон включил это в свой дизайн с клиновидным разделителем в середине двойной чашки, разделяющим струю. Теперь вода, выбрасываемая из обеих половинок разрезных чашек, ускоряет движение колеса. Он тестировал свои конструкции в 1877 и 1878 гг. получение патента в 1880 г.
В 1883 году турбина Пелтона выиграла конкурс на самую эффективную турбину с водяным колесом, проводившийся горнодобывающей компанией Айдахо в Грасс-Вэлли, Калифорния. Эффективность турбины Пелтона составила 90,2%, а у турбины его ближайшего конкурента - только 76,5%. В 1888 году Лестер Пелтон основал компанию Pelton Water Wheel в Сан-Франциско и начал массовое производство своей новой водяной турбины.
Турбина с водяным колесом Pelton была стандартом до тех пор, пока Эрик Крюдсон не изобрел импульсное колесо Turgo в 1920 году. Однако импульсное колесо Turgo было усовершенствованной конструкцией, основанной на турбине Пелтона. Turgo был меньше Pelton и дешевле в производстве. Две другие важные гидроэнергетические системы включают турбину Тайсона и турбину Банки (также называемую турбиной Мичелл).
Колеса Пелтона использовались для обеспечения электроэнергией гидроэлектростанций по всему миру. Один в Невада-Сити производил 18000 лошадиных сил электроэнергии в течение 60 лет. Самые большие агрегаты могут производить более 400 мегаватт.
Гидроэлектроэнергия
Гидроэнергетика преобразует энергию проточной воды в электричество или гидроэлектроэнергию. Количество вырабатываемой электроэнергии определяется объемом воды и количеством «напора» (высота от турбин в силовой установке до поверхности воды), создаваемого плотиной. Чем больше поток и напор, тем больше вырабатывается электроэнергии.
Механическая сила падающей воды - старинный инструмент. Из всех возобновляемые источники энергии которые производят электроэнергию, наиболее часто используется гидроэнергетика. Это один из старейших источников энергии, который тысячи лет назад использовался для вращения лопастного колеса для таких целей, как измельчение зерна. В 1700-х годах механическая гидроэнергетика широко использовалась для фрезерования и перекачки.
Первое промышленное использование гидроэлектроэнергии для выработки электроэнергии произошло в 1880 году, когда на заводе стульев Росомахи в Гранд-Рапидс, штат Мичиган, использовалась водяная турбина. Первая гидроэлектростанция в США открылась на реке Фокс недалеко от Аплтона, штат Висконсин, 30 сентября 1882 года. До этого времени уголь был единственным топливом, используемым для производства электроэнергии. Ранние гидроэлектростанции были станциями постоянного тока, построенными для питания дуги и ламп накаливания в период примерно с 1880 по 1895 год.
Поскольку источником гидроэнергии является вода, гидроэлектростанции должны располагаться на источнике воды. Таким образом, до технология передачи электроэнергии на большие расстояния было развито, что гидроэнергетика стала широко использоваться. К началу 1900-х годов на гидроэлектроэнергию приходилось более 40 процентов электроэнергии в Соединенных Штатах.
В период с 1895 по 1915 годы произошли быстрые изменения в конструкции гидроэлектростанций и были построены самые разные типы электростанций. Проект гидроэлектростанции стал довольно хорошо стандартизирован после Первая Мировая Война при этом наибольшее развитие в 1920-х и 1930-х годах было связано с тепловыми станциями, а также передачей и распределением.