Turbină Francis
O turbină hidraulică cu reacțiune, cu pale fixe, în care apa intră radial și iese axial; cel mai răspândit tip, folosit pentru căderi medii de circa 30–700 m.
Dezvoltată de James B. Francis în Lowell, Massachusetts, în jurul anului 1848, turbina Francis este o turbină cu reacțiune: rotorul este complet scufundat și sub presiune, iar apa cedează energie atât prin scăderea presiunii, cât și prin schimbarea vitezei. Apa intră într-o carcasă spirală, trece prin aparatul director cu palete reglabile, care controlează debitul și imprimă rotația, străbate rotorul și iese printr-un tub de aspirație care recuperează energia cinetică.
Cifre principale:
- Domeniu de cădere: circa 30–700 m, majoritatea unităților între 40 și 400 m (căderea hidraulică)
- Randament maxim: 93–96% la unitățile mari; randamentul scade mult sub circa 40–50% din debitul nominal, unde apar vârtejul (vortex rope) și pulsațiile de presiune în tubul de aspirație
- Putere unitară: de la sub 1 MW la 1.000 MW; Baihetan (China) folosește 16 unități Francis de câte 1.000 MW; Trei Defileuri și Itaipu folosesc unități din clasa de 700 MW
Turbinele Francis domină puterea hidro instalată la nivel mondial, pentru că se potrivesc barajelor cu cădere medie, tipice marilor amenajări cu lac de acumulare. O turbină-pompă Francis reversibilă este mașina standard pentru centralele cu acumulare prin pompare: într-un sens funcționează ca pompă, în celălalt ca turbină.
Printre problemele de proiectare se numără cavitația, controlată prin amplasarea rotorului sub nivelul apei din aval, și instabilitatea la sarcină parțială, care contează tot mai mult pe măsură ce hidrocentralelor li se cere să echilibreze producția variabilă eoliană și solară.
Termeni înrudiți
Toți termenii →- Cădere hidraulică
Diferența de nivel pe verticală dintre suprafața apei la priza unei hidrocentrale și ieșirea din turbină sau nivelul aval, care, împreună cu debitul, determină puterea disponibilă.
- Turbină Pelton
O turbină hidraulică cu acțiune în care jeturi de apă de mare viteză lovesc cupe duble montate pe o roată; alegerea standard pentru căderi mari, de peste aproximativ 250 m.
- Turbină Kaplan
Turbină hidraulică cu reacțiune, de tip elice, cu palele rotorului și aparatul director reglabile, potrivită pentru căderi mici, de circa 2–40 m, și debite mari.
- Centrală hidroelectrică cu acumulare prin pompare (CHEAP)
Stocare de energie care pompează apa într-un lac superior când electricitatea e ieftină sau abundentă și o eliberează prin turbine când e nevoie de putere; cea mai mare formă de stocare în rețea din lume.
- Hidrocentrală pe firul apei
Hidrocentrală care deviază sau folosește debitul natural al unui râu, cu stocare mică sau deloc, așa că producția urmează debitul râului, nu cererea.