Potkuriturbiini kuuluu koneiden ryhmään, joka muuntaa neste- tai kaasuvirtauksen energian pyöriväksi liikeksi. Kuten tämä kuvaus osoittaa, nämä koneet jaetaan kahteen perusluokkaan: tuuli- tai vesipotkuriturbiinit. Näiden koneiden tuottamaa pyörimisvoimaa käytetään yleisimmin sähkötehon tuottamiseen ja vähemmässä määrin mekaanisen työn tuottamiseen. Yleisiä esimerkkejä potkuriturbiinin mekaanisista työvaihtoehdoista ovat tuulimyllyt ja tietyntyyppiset vesikäyttöiset myllyt. Potkuriturbiinin voimanlähteen runsaan, uusiutuvan ja halvan luonteen vuoksi se on yksi kaikkien aikojen kustannustehokkaimmista ja ympäristöystävällisimmistä energiantuotantomenetelmistä.
Potkuriturbiini soveltaa perinteistä potkuriteoriaa päinvastoin kaasun ja nesteen virtausten piilevän kineettisen energian hyödyntämiseksi. Potkurit koostuvat keskiakselista, johon on kiinnitetty vähintään kaksi vastakkaista, ilmakalvon muotoista siipeä tai siipeä. Ulkoinen energialähde kääntää ne yleensä tuottamaan työntövoimaa työntämällä tai siirtämällä ilmaa tai nestettä terien päälle. Potkuriturbiinissa tämä periaate käännetään; virtaus tai ilma tai neste syrjäyttää terät ja saa ne kääntämään akselia.
Tuuliturbiinia käytetään laajalti ympäri maailmaa hyödyntämään tuulivoimaa sähkön tuottamiseen, myllyjen ajamiseen tai veden pumppaamiseen. Tuulikäyttöiset potkuriturbiinit voivat olla vaakasuoran tai pystysuoran akselin muotoisia. Tunnetuin vaihtoehto on vaaka -akselinen turbiini, joka sisältää perinteisiä tuulimyllyjä ja tuuligeneraattoreita, joissa on lentokoneen potkurit. Yhtä tehokkaita ovat uuden sukupolven pystysuorat akselimallit, joissa on tasaiset tai kaarevat siivet, jotka ajavat pystysuoraa akselia. Näitä ovat kaareva siipi Savonius, litteä siipi Giromill ja erottuva Darrieus “eggbeater”.
Vanhemmat vaakasuorat turbiinit vaativat, että turbiinin pää on aina käännettävä tuuleen. Pienempien esimerkkien tapauksessa yksinkertainen tuuliviiri -tyyppinen peräsin kääntää kääntyvän turbiinin pään. Suuremmat turbiinit käyttävät tuulianturijärjestelmää ja servomoottoreita pitämään potkurin kääntymässä tuuleen. Useimmat tuulikäyttöiset potkuriturbiinimallit käyttävät vaihteistoa generaattorin tai pumpun kammen käyttämiseksi oikealla nopeudella.
Vesikäyttöiset potkuriturbiinit liittyvät yleisesti suuriin vesivoimalaitoksiin, vaikka teollisuudessa ja maataloudessa on useita pienempiä sovelluksia. Nämä turbiinit toimivat samalla tavalla kuin niiden tuulivetoiset sisarukset, vaikka niiden perusrakenne eroaa huomattavasti. Nämä koneet ovat yleensä paljon suurempia ja niissä on terämallit, jotka ovat tyypillisesti lyhyempiä kuin tuulikäyttöiset versiot. Yleisin näistä suuremmista vesikäyttöisistä turbiineista on Kaplan -turbiini. Kaplan-turbiinit ovat pienikokoisia, suurivirtaisia, reaktioyksiköitä, joita käytetään useimmissa suurissa vesivoimaloissa.
Kaplan -muunnoksessa on säätötilat, joiden ansiosta hyötysuhde on tyypillisesti yli 90 prosenttia monilla vedenpinnan ja virtauksen olosuhteilla. Suuri osa tehokkuudesta saavutetaan huolellisesti suunnitellulla veden virtausreitillä, joka saa poistonesteen hidastumaan. Tämä hidastuminen johtaa suurimman kineettisen energian siirtymiseen potkurimekanismiin. Kaplan -turbiinien teho voi olla 100 megawattia (100,000,000 XNUMX XNUMX wattia) tai enemmän.
Potkuriturbiini hyödyntää uusiutuvia ja joko ilmaisia tai erittäin halpoja virtalähteitä fossiilisiin polttoaineisiin verrattuna. Näissä laitteissa käytettävien tekniikoiden kehitys laajentaa jatkuvasti niiden tehokkuuden ja kapasiteetin rajoja, ja ne voivat osoittautua elinkelpoiseksi korvaajaksi perinteiselle polttoaineelle lähitulevaisuudessa. Myös potkuriturbiiniteknologia on yhä helpommin saatavilla, mikä vahvistaa entisestään sen roolia puhtaamman ja ympäristöystävällisemmän energiansaantitilanteessa.