В значительном большинстве случаев (большие и небольшие показатели стока воды и головы) типом используемой турбины является Фрэнсис или радиальная турбина потока. Значительная разница относительно турбины Pelton - то, что Фрэнсис (и Kaplan) турбины имеют тип реакции, где бегун полностью погружен в воду, и и давление и скорость водного уменьшения от входного отверстия до выхода. Вода сначала входит в спираль, которая является кольцевым каналом, окружающим бегуна, и затем течет между неподвижными лопастями гида, которые дают воде оптимальное руководство потока. Это тогда входит в бегуна, который полностью погружен, изменяет импульс воды, которая производит реакцию в турбине. Стоки воды радиально то есть, к центру. Бегуну предоставляют кривые лопасти, на которые посягает вода. Лопасти гида столь устроены, что энергия воды в значительной степени преобразована в ротационное движение и не расходуется водоворотами и другими нежелательными явлениями потока, вызывающими энергетические потери. Лопасти гида обычно приспосабливаемы, чтобы обеспечить степень адаптируемости к изменениям в уровне стока воды и в грузе турбины.
Лопасти гида в турбине Фрэнсиса - элементы, которые направляют поток воды, как носик колеса Pelton делает. Вода освобождена от обязательств посредством выхода из центра турбины. В дизайне и изготовлении, турбины Фрэнсиса намного более сложны чем турбины Pelton, требуя определенного дизайна для каждого заболевания головы/потока получить оптимальную эффективность. Бегун и жилье обычно бросаются, на больших единицах сварил housings, или бросил в бетоне на месте, распространены.
С турбиной Фрэнсиса расположенное вниз по течению давление может быть выше ноля. Предосторожности должны быть взяты против водного молотка с этим типом турбины. Под чрезвычайной остановкой, турбинными превышениями скорости. Можно было бы думать, что больше воды проходит турбину чем, прежде, чем поездка произошла, так как турбина вращается быстрее. Однако, турбина была разработана, чтобы работать эффективно на скорости дизайна, таким образом, меньше воды фактически течет через турбину во время превышения скорости. Регуляторы давления добавлены, чтобы предотвратить водный молоток из-за резкого изменения потока. Помимо ограничения повышения давления, регулятор давления препятствует тому, чтобы водный молоток помешал осадок в трубах.
С большим разнообразием проектов диапазона большой головы приблизительно от 30 м. могут быть покрыты до 700 м. головы. Самые мощные турбины Фрэнсиса имеют продукцию до 800 МВТ и используют огромное количество воды.
Для очень низких голов и высоких расходов различный тип турбины, обычно используется турбина Kaplan или Propeller. В турбине Kaplan стоки воды через пропеллер и наборы последний попеременно. В этой турбине область через стоки воды является столь же большой, как это может быть - вся область, охваченная лезвиями. По этой причине турбины Kaplan являются подходящими для потоков очень большого объема, и они стали обычными, где голова - только несколько метров. Вода входит в турбину со стороны, отклонена лопастями гида, и течет в осевом направлении через пропеллер. Поэтому эти машины упоминаются как турбины осевого потока. Они имеют преимущество перед турбинами радиального потока, что технически более просто изменить угол лезвий, когда требование власти изменяет то, что улучшает эффективность выработки энергии. Расходом воды через турбину можно управлять, изменяя расстояние между лопастями гида; подача лезвий пропеллера должна тогда также быть соответственно приспособлена. Каждое урегулирование лопастей гида соответствует одному особому урегулированию лезвий пропеллера, чтобы получить высокую производительность. Важная особенность - то, что скорость движения ленточной пилы больше чем водная скорость - столько, сколько дважды как быстро. Это позволяет быстрый темп вращения даже с относительно низкими водными скоростями.
Турбины Kaplan прибывают во множество проектов. Их заявление ограничено головами от 1 м. приблизительно до 30 м. В таких условиях, относительно больший поток по сравнению с высокими главными турбинами требуется для данной продукции. Эти турбины поэтому являются сравнительно более крупными.
Понятие турбины Поперечного потока - хотя намного менее известный чем эти три знаменитости Пелтон, Фрэнсис и Кэплан - не ново. Это было изобретено инженером по имени Мичелл, который получил патент для этого в 1903. Вполне независимо, венгерский преподаватель с именем Донэт Бэнки, повторно изобрел турбину снова в университете Будапешта. К 1920 это было довольно известно в Европе, через ряд публикаций. Есть одна единственная компания, которая производит эту турбину с десятилетий, фирма Ossberger в Баварии, Германия. Больше чем 7000 таких турбин установлены во всем мире, большинство из них сделанный Ossberger.
Главная особенность турбины Поперечного потока - струя воды прямоугольного поперечного сечения, которое проходит дважды через лезвия ротора - устроенный в периферии цилиндрического ротора - перпендикуляр в шахту ротора. Стоки воды посредством набора лопаток турбины сначала от периферии к центру, и затем, после пересечения открытого пространства в бегуне, от внутренней части за пределы. Энергетическое преобразование имеет место дважды; сначала, когда вода падает на лезвия после входа, и затем когда вода ударяет лезвия во время выхода от бегуна. Использование двух рабочих стадий не обеспечивает особого преимущества за исключением того, что это - очень эффективное и простое средство освобождения воды от бегуна.
Машина обычно классифицируется как турбина импульса. Это не строго правильно и вероятно основано на факте, что оригинальный проект был истинной турбиной постоянного давления. Достаточно большой промежуток оставили между носиком и бегуном, так, чтобы самолет вошел в бегуна без любого статического давления. Современные дизайны обычно строятся с носиком, который покрывает большую дугу периферии бегуна. С этой мерой поток единицы увеличен, разрешая сохранять турбинный размер меньшим. Эти проекты работают турбинами импульса только с маленьким открытием ворот, когда уменьшенный поток не полностью заполняет проходы между лезвиями, и давление в бегуне поэтому является атмосферным. С увеличенным потоком, полностью заполняющим проходы между лезвиями, есть небольшое положительное давление; турбина теперь работает машиной реакции.
Турбины поперечного потока могут быть применены по главному диапазону меньше чем от 2 м. больше чем до 100 м. (Ossberger поставлял турбины для голов до 250 m). Большое разнообразие расходов может быть снабжено постоянным бегуном диаметра, изменяя ширина бегуна и входное отверстие. Это позволяет уменьшить потребность в наборе инструментов, зажимных приспособлениях и креплениях в изготовлении значительно. Отношения ширины/диаметра ротора, от 0,2 до 4,5 были сделаны. Для широких роторов, поддерживая диски, сваренные в шахту в равных интервалах, препятствуют тому, чтобы лезвия согнулись.
Ценная особенность турбины Поперечного потока - своя относительно плоская кривая эффективности, которую Ossberger далее улучшают при использовании разделенных ворот. Это означает, что в уменьшенном потоке, эффективность все еще довольно высока, соображение, которое может быть более важным чем более высокая эффективность оптимального пункта других турбин. Из-за низкой цены и хорошего контроля эти турбины, однако, очень успешны в области маленьких гидроэлектростанций.
Электростанции Hydro располагаются в способности между немногими сотнями ватт БОЛЬШЕ ЧЕМ К 10.000 МВТ. Классификация между большим и маленьким довольно распространена, где обычно все электростанции со способностью, больше чем 10 МВТ, считают столь же крупными и все другие как маленькие. Классификация среди маленькой hydro власти также возможна и называет как микро или nano hydro со способностью, меньше чем 1 кВт также используется в литературе. Однако это - стоящий взгляд на определенные особенности и основные различия между крупными и небольшими электростанциями.
Большие станции гидроэлектроэнергии имеют природу, которая требует хорошей инфраструктуры, такой как дороги (во время строительства) и доступ к большому рынку, приводящему к длинным высоковольтным объединенным энергосистемам и обширной системе распределения. Это служит большому числу отдельных потребителей и поставляет власть интенсивной электричеством крупной промышленности.
Крупные заводы обычно принадлежат и управляются крупными компаниями или государственными предприятиями. Профессиональные требования в управлении, правительстве, операции и обслуживании значительны. Себестоимость единицы продукции производства энергии относительно низка. Это происходит из-за уменьшения в определенной инвестиционной стоимости с возрастающим размером завода, и вероятности более высоких коэффициентов нагрузки с большим числом потребителей. Проблема - максимальный спрос; большие числа потребителей имеют тенденцию иметь свое максимальное отдельное требование во время того же самого временного интервала, который приводит к пику в значительной степени не поддающемуся контролю требования, которое должно соблюдаться с увеличенной способностью, такой как резервные установки и накачанное хранение высокой стоимости.
С технической точки зрения большая hydro власть призывает к сложной технологии в производстве электромеханического оборудования, и высоких стандартов технико-экономических обоснований, планируя и гражданских строительных действий, потому что вовлеченные риски являются большими. Долгосрочные данные о потоке - потребность, и периоды беременности длинны. Возможно применить технологию компьютерного дизайна и чрезвычайно специализированную технологию фальсификации, чтобы достигнуть очень высокоэффективных полезных действий, которые могут достигнуть 96 % в случае турбин. Само собой разумеется, этот процесс вызывает очень высокую стоимость, которая однако может быть оправдана из-за крупного масштаба, где стоимость оборудования - вообще относительно небольшая часть общей стоимости.