En propellerturbin tillhör en grupp maskiner som omvandlar vätske- eller gasflödesenergi till roterande rörelse. Som denna beskrivning indikerar faller dessa maskiner in i två grundläggande kategorier: vind- eller vattenpropellerturbiner. Den rotationskraft som dessa maskiner producerar används oftast för att generera elektrisk kraft och, i mindre utsträckning, leverera mekaniskt arbete. Vanliga exempel på mekaniska arbetsvarianter av propellerturbinen är väderkvarnar och vissa typer av vattendrivna kvarnar. På grund av den rikliga, förnybara och billiga karaktären hos propellerturbinens kraftkälla är det en av de mest kostnadseffektiva och miljövänliga metoderna för energiproduktion som någonsin utarbetats.
En propellerturbin tillämpar konventionell propellerteori omvänt för att utnyttja den latenta kinetiska energin i gas- och vätskeflöden. Propellrar består av en central axel med ett minimum av två motsatta, vingformade blad eller blad fästa på den. Dessa vrids vanligtvis av en extern energikälla för att producera dragkraft genom att trycka eller förskjuta luft eller vätska över bladen. I en propellerturbin vänds denna princip; ett flöde eller luft eller vätska förskjuter bladen vilket får dem att vrida axeln.
Vindkraftverk används flitigt över hela världen för att utnyttja vindkraft för att generera elektricitet, driva kvarnar eller pumpa vatten. Vinddrivna propellerturbiner kan vara utformade med horisontell eller vertikal axel. Den mest lättkända varianten är den horisontella axelturbinen som inkluderar traditionella väderkvarnar och vindgeneratorer med propellrar av flygplanstyp. Lika effektiva är den nyare generationen av design med vertikala axlar som har platta eller böjda blad som driver en vertikal axel. Dessa inkluderar den böjda skoveln Savonius, den platta skoveln Giromill och de distinkta Darrieus ”äggvispar”-typerna.
Äldre horisontella turbiner kräver att turbinhuvudet hela tiden hålls vänt mot vinden. I fallet med mindre exempel, vrider ett enkelt roder av väderflöjelstil det svängbara turbinhuvudet. Större turbiner använder ett system av vindsensorer och servomotorer för att hålla propellern vänd mot vinden. De flesta vinddrivna propellerturbinkonstruktioner använder en växellåda för att driva generatorn eller pumpveven med rätt hastighet.
Vattendrivna propellerturbiner är vanligtvis förknippade med stora vattenkraftverk även om det finns flera mindre industri- och jordbruksapplikationer. Dessa turbiner fungerar på samma sätt som sina vinddrivna syskon även om deras grundläggande design skiljer sig väsentligt. Dessa maskiner är i allmänhet mycket större och har bladdesigner som vanligtvis är kortare än vinddrivna varianter. Den vanligaste av dessa större vattendrivna turbiner är Kaplanturbinen. Kaplanturbiner är reaktionsenheter med låg lufthöjd och högt flöde som används i de flesta stora vattenkraftsinstallationer.
Kaplan-varianten har stigningsjusterbara blad som leder till effektivitetsnivåer som vanligtvis överstiger 90 procent i ett brett spektrum av vattennivåer och flödesförhållanden. En stor del av effektiviteten uppnås genom en noggrant utformad vattenflödesbana som gör att utloppsvätskan bromsar in. Denna retardation leder till en överföring av den maximala mängden kinetisk energi till propellermekanismen. Kaplanturbiner kan producera uteffekter på 100 megawatt (100,000,000 XNUMX XNUMX watt) eller mer.
Propellerturbinen utnyttjar kraftkällor som är förnybara och antingen gratis eller extremt billiga jämfört med alternativ för fossila bränslen. Framsteg inom tekniken som används i dessa enheter utökar kontinuerligt gränserna för deras effektivitet och kapacitet, och de kan visa sig vara hållbara ersättningar för konventionellt bränsle inom en snar framtid. Propellerturbintekniken blir också allt mer tillgänglig, vilket ytterligare förstärker dess roll i sfären av ett renare, mer ekologiskt vänligt energiförsörjningsscenario.