Hvordan Pelton-hjulet muliggjorde vandkraftproduktion

Lester Pelton opfandt en type fri-jet vandturbine kaldet Pelton Wheel eller Pelton turbine. Denne turbine bruges til vandkraftproduktion. Det er en af ​​de originale grønne teknologier, der erstatter kul eller træ med kraften fra faldende vand.

Lester Pelton blev født i 1829 i Vermillion, Ohio. I 1850 immigrerede han til Californien i løbet af guldfeberen. Pelton ernærede sig som tømrer og møller.

På det tidspunkt var der stor efterspørgsel efter nye strømkilder til at drive de maskiner og møller, der var nødvendige for de ekspanderende guldminer. Mange miner var afhængige af dampmaskiner, men dem krævede udtømmelige forsyninger af træ eller kul. Hvad der var rigeligt, var vandkraft fra de hurtigt løbende bjergbække og vandfald.

Vandhjul der var blevet brugt til at drive melmøller, virkede bedst på større floder og fungerede ikke godt i de hurtigere bevægende og mindre omfangsrige bjergbække og vandfald. Det, der virkede, var de nyere vandturbiner, der brugte hjul med skåle frem for flade paneler. Et skelsættende design i vandturbiner var det højeffektive Pelton-hjul.

W. F. Durand fra Stanford University skrev i 1939, at Pelton gjorde sin opdagelse, da han observerede en fejljusteret vandturbine, hvor vandstrålen ramte kopperne nær kanten i stedet for midten af koppen. Turbinen bevægede sig hurtigere. Pelton inkorporerede dette i sit design med en kileformet skillevæg i midten af ​​en dobbelt kop, der splittede strålen. Nu virker vandet, der skydes ud fra begge halvdele af de delte kopper, til at drive hjulet hurtigere frem. Han testede sine designs i 1877 og 1878, få patent i 1880.

I 1883 vandt Pelton-turbinen en konkurrence om den mest effektive vandhjulsturbine afholdt af Idaho Mining Company i Grass Valley, Californien. Peltons turbine viste sig at være 90,2% effektiv, og turbinen til hans nærmeste konkurrent var kun 76,5% effektiv. I 1888 dannede Lester Pelton Pelton Water Wheel Company i San Francisco og begyndte at massefremstille sin nye vandturbine.

Pelton-vandhjulsturbinen satte standarden, indtil Turgo-impulshjulet blev opfundet af Eric Crewdson i 1920. Turgo-impulshjulet var dog et forbedret design baseret på Pelton-turbinen. Turgo var mindre end Pelton og billigere at fremstille. To andre vigtige vandkraftsystemer omfatter Tyson-turbinen og Banki-turbinen (også kaldet Michell-turbinen).

Pelton-hjul blev brugt til at levere elektrisk strøm på vandkraftanlæg rundt om i verden. En i Nevada City havde en effekt på 18.000 hestekræfter elektricitet i 60 år. De største enheder kan producere over 400 megawatt.

Vandkraft omdanner energien fra strømmende vand til elektricitet eller vandkraft. Mængden af ​​genereret elektricitet bestemmes af mængden af ​​vand og mængden af ​​"hoved" (højden fra turbinerne i kraftværket til vandoverfladen), der skabes af dæmningen. Jo større flow og løftehøjde, jo mere elektricitet produceres der.

Den mekaniske kraft af faldende vand er et ældgammelt værktøj. Af alle vedvarende energikilder der genererer elektricitet, er vandkraft den mest brugte. Det er en af ​​de ældste energikilder og blev brugt for tusinder af år siden til at dreje et skovlhjul til formål som formaling af korn. I 1700-tallet blev mekanisk vandkraft i vid udstrækning brugt til fræsning og pumpning.

Den første industrielle brug af vandkraft til at generere elektricitet fandt sted i 1880, da 16 børstebuelamper blev drevet ved hjælp af en vandturbine på Wolverine Chair Factory i Grand Rapids, Michigan. Det første amerikanske vandkraftværk åbnede ved Fox River nær Appleton, Wisconsin, den 30. september 1882. Indtil da var kul det eneste brændsel, der blev brugt til at producere elektricitet. De tidlige vandkraftværker var jævnstrømsstationer bygget til at drive lysbue og glødelamper i perioden fra omkring 1880 til 1895.

Fordi kilden til vandkraft er vand, skal vandkraftværker placeres på en vandkilde. Derfor var det først kl teknologi til at overføre elektricitet over lange afstande blev udviklet, at vandkraft blev meget brugt. I begyndelsen af ​​1900-tallet tegnede vandkraft sig for mere end 40 procent af USA's forsyning af elektricitet.

I årene 1895 til 1915 skete der hurtige ændringer i hydroelektrisk design og en bred vifte af anlægsstile bygget. Vandkraftværksdesign blev ret godt standardiseret efter Første Verdenskrig hvor størstedelen af ​​udviklingen i 1920'erne og 1930'erne var relateret til termiske anlæg og transmission og distribution.