Kaplan -turbiini on vesiturbiini, joka käyttää potkuria, jossa on automaattisesti säädettävät siivet ja portit. Kaplan -turbiinit ovat ihanteellisia matalan pään tai alhaisen vedenpaineen dynamiikan tilanteissa, ja ne sijaitsevat usein paikoissa, joissa tällainen turbiini on tarpeen jokivirtausolosuhteissa. Kaplan -turbiinit mahdollistavat suuremman vesivoiman tuotannon kuin oli mahdollista aiemmilla malleilla, joita rajoitti potkurin koko ja vesivirta.
Vesiturbiini on eräänlainen pyörivä moottori, joka tuottaa energiaa, joka on kerätty vesivirroista, tyypillisesti jokista. Kaplan -turbiinit, kuten muutkin turbiinityypit, kehittyivät teollisen vallankumouksen aikana paikallista sähköntuotantoa varten. Itävaltalainen insinööriprofessori Victor Kaplan suunnitteli Kaplan -turbiinin vuonna 1913, mutta suunnittelun alkuongelmien vuoksi se ei saanut laajaa valmistusta vasta vuosia myöhemmin.
Kaplan-turbiini parani aiemmin suosittuun turbiinityyppiin käyttämällä itsesäätyvää tasauspyörästön potkuria. Siinä on myös säädettävien porttien käyttö vedenpaineen ohjaamiseen ja säätämiseen, ja kammio sisältää itse potkurin. Tämä turbiinityyppi on yksi yleisimmin käytetyistä potkuriturbiinityypeistä suurvirtaisen vesivirran ja pienikokoisen tehon tapauksissa.
Kaplan -turbiinin suunnittelussa käytetään sisäänpäin virtaavaa putkea, joka toimii puristuskammiona, jossa on sarja säädettäviä portteja. Kun vettä johdetaan sisäänmenoportin läpi, neste paineistuu yhä enemmän, kun se liikkuu turbiinin läpi ja luopuu energiasta. Virtaava vesi suuntautuu kulmaan putken sisällä, joka kattaa potkurin ja sen akselin, jolloin potkuri pyörii.
Mahdollisen energiahäviön talteen ottamiseksi Kaplan -turbiinissa on poistuva portti, joka hidastaa veden virtausta, kun se poistuu kammiosta. Säädettävät siivet ja portit mahdollistavat turbiinin jatkuvan toiminnan eri veden virtausolosuhteissa. Nämä ominaisuudet auttavat välttämään kammion painehäviöitä, jotka johtaisivat kavitaatioihin tai iskuaaltoihin, joita esiintyy suljetuissa potkureissa matalapaineisissa nesteolosuhteissa.
Kaplan -turbiinien valmistus on kallista. Tämä johtuu tyypillisesti käytettävistä materiaaleista ja itse yksiköiden suuresta koosta. Tästä huolimatta turbiinin tehokkuus, teho ja kyky toimia jatkuvasti useita vuosikymmeniä tekevät siitä suositun suunnittelun vesivoimaloissa.
Luonnollisen vesivirran käyttö ja tehokas energiantuotantotapa tarkoittavat, että Kaplan -turbiinit tarjoavat puhtaan, uusiutuvan energian lähteen. Puhtaasta energiantuotannostaan huolimatta Kaplanin turbiiniakselit toimivat voiteluaineilla, kuten hydrauliöljyllä. Erityistä huomiota tiivisteiden ylläpitoon ja nesteen häviämisen estämiseen varmistetaan, että öljy ei saastuta tietyn paikkakunnan vesistöä.