Hydroenergetyka – nowe kierunki i możliwości Cz. II – Podstawy konstrukcji turbin hydroenergetycznych

Podstawą działania hydroturbiny jest konwersja ciśnienia statycznego wody na mechaniczną moc obrotową wału, mogącego np. napędzać generator elektryczny lub inne urządzenia. Uzyskiwana moc jest proporcjonalna do efektywnej wysokości spadku wody i objętościowego natężenia jej przepływu.

Ogólny wzór na moc wyjściową turbiny wykorzystującej energię wodną może być przedstawiony w postaci:
P = η·ρ·g·Q·H
gdzie: P – moc mechaniczna uzyskiwana na wale turbiny [W], η– sprawność hydrauliczna turbiny, ρ - gęstość wody [kg/m³], g – przyspieszenie ziemskie [m/s²], Q – objętościowe natężenie wody przepływającej przez turbinę [m³/s], H – efektywna wysokość spadku wody przepływającej przez turbinę [m].
Sprawność najlepszych konstrukcji hydroturbin wynosi obecnie 0,8-0,9 i jest zależna m.in. od wielkości urządzenia. Małe elektrownie wodne osiągają zwykle sprawność w przedziale 0,6-0,8.
Zasadniczym elementem oceny przydatności ekonomicznej i technicznej hydroturbiny są jej charakterystyki techniczne, a w szczególności: wytwarzana moc – prędkość obrotowa i sprawność hydrauliczna – prędkość obrotowa. Pamiętać należy, iż każda hydroturbina pracuje najbardziej efektywnie przy określonej prędkości konstrukcyjnej, efektywnej wysokości spadku i objętościowym natężeniu przepływu wody napędzającej¹.