Własności kawitacyjne turbiny charakteryzowane są za pomocą współczynnika kawitacji δk. Dla turbin reakcyjnych w standardowych wykonaniach współczynnik ten można oszacować w zależności od wyróżnika szybkobieżności (rys. 3). Turbiny o wyższych wyróżnikach szybkobieżności (Kaplana, śmigłowe) mają wyższe współczynniki kawitacji i w wielu przypadkach konieczne jest posadowienie turbiny poniżej zwierciadła wody, co znacząco podnosi koszty inwestycji i utrudnia eksploatację.

Poza wymienionymi powyżej kryteriami dobór turbiny może zależeć od realizowanej inwestycji. W przypadku odbudowy lub modernizacji istniejącej elektrowni ograniczenia będą dotyczyły gabarytów, konfiguracji (układu turbiny – pionowa, pozioma), zabudowy (komora otwarta, rurociąg, układ lewarowy itp.). Poniżej kilka wybranych przykładów konfiguracji i zabudowy turbin i ich cechy.

Turbina w układzie pionowym, w komorze otwartej (rys. 4) ma zwartą konstrukcję i zajmuje małą powierzchnię, co utrudnia przeglądy i naprawy. Turbina w układzie poziomym, z regulacją wewnętrzną, w komorze otwartej (rys. 5) ma większą powierzchnię zabudowy, co również sprawia, że trudne są przeglądy i naprawy. Natomiast turbina w układzie poziomym, w kadłubie spiralnym (rys. 6), pomimo większej powierzchni zabudowy zapewnia łatwość w dokonywaniu przeglądów i napraw.

Grunt to ekonomia

Właściwy wybór (w przestrzeni dobrze zdefiniowanych kryteriów) rodzaju turbiny zmniejsza zakres i koszty dalszych prac projektowo-konstrukcyjnych. Kolejnym etapem projektowania elektrowni jest ustalenie wielkości turbiny – dobór przełyku instalowanego. Zagadnienie to oraz procedury obliczeniowe zostały przedstawione w pracach6, 7. Ostatecznie optymalne rozwiązanie należy wybrać, obliczając roczną produkcję energii oraz odpowiednie wskaźniki ekonomiczne.

Prawidłowy dobór rodzaju i wielkości turbiny jest podstawowym warunkiem efektywności inwestycji, a w konsekwencji stymulatorem rozwoju dziedziny, ponieważ nietrafione inwestycje zmniejszają zainteresowanie potencjalnych inwestorów.

1. 1. Chapallaz J. M.: Kleinwasserkraftwerke. Wasserturbinen. Impuls – programm PACER. Budesamt für Konjunkturfragen. 1995.
2. 2. Anderson H.H.: Centrifugal pumps and allied machinery. 4th Edition Elsevier Advanced Technology. Oxford 1994.
3. 3. Kovalev N.N.I.: Hydro turbiny. Budowa maszyn. Leningrad 1971
4. 4. Meerwarth K.: Wasserkrafmachinen. Springer-Verlag. Berlin/Gottingen/Heidelberg 1963.
5. 5. Dębiec J., Rduch J.: Badania laboratoryjne turbin modelowych. Zadanie 5.2. Projekt badawczy nr 7 T07C 032 17 pt. Analiza wybranych własności eksploatacyjnych turbin wodnych o przepływie poprzecznym. Kierownik Projektu Zarzycki M. Gliwice 2001.
6. 6. Rduch J.: Dobór turbin do małej elektrowni wodnej. IX Forum Odnawialnych Źródeł Energii. Zakopane 2003.
7. 7. Rduch J.: Zagadnienie doboru turbin dla mikroelektrowni wodnych. „Cieplne Maszyny Przepływowe” 132/2007.
8. 8. Kwiatkowski V.S.: Małe hydro turbiny. MASZGIZ. Moskwa 1950.

(źródło: Czysta Energia 02/2008; Turbiny wodne - mikro elektrownie; dr inż. Jan Rduch)