Wie das Peltonrad die Stromerzeugung aus Wasserkraft ermöglichte

Lester Pelton erfand eine Art Freistrahl-Wasserturbine namens Pelton Wheel oder Pelton Turbine. Diese Turbine wird verwendet für Stromerzeugung aus Wasserkraft. Es ist eine der ursprünglichen grünen Technologien, die Kohle oder Holz durch die Kraft des fallenden Wassers ersetzt.

Lester Pelton wurde 1829 in Vermillion, Ohio geboren. Im Jahr 1850 wanderte er während der Zeit von nach Kalifornien aus der Goldrausch. Pelton verdiente seinen Lebensunterhalt als Zimmermann und Mühlenbauer.

Zu dieser Zeit bestand ein großer Bedarf an neuen Energiequellen, um die für die expandierenden Goldminen notwendigen Maschinen und Mühlen zu betreiben. Viele Bergwerke waren auf Dampfmaschinen angewiesen, aber diese benötigten erschöpfende Vorräte an Holz oder Kohle. Was reichlich war, war Wasserkraft aus den schnell fließenden Gebirgsbächen und Wasserfällen.

Wasserräder die zum Antrieb von Getreidemühlen verwendet wurden, funktionierten am besten an größeren Flüssen und funktionierten nicht gut in den schneller fließenden und weniger voluminösen Gebirgsbächen und Wasserfällen. Was funktionierte, waren die neueren Wasserturbinen, die Räder mit Bechern anstelle von flachen Platten verwendeten. Ein wegweisendes Design bei Wasserturbinen war das hocheffiziente Pelton-Rad.

W. F. Durand von der Stanford University schrieb 1939, Pelton habe seine Entdeckung gemacht, als er beobachtete, falsch ausgerichtete Wasserturbine, bei der der Wasserstrahl die Becher nahe dem Rand und nicht in der Mitte trifft die Tasse. Die Turbine bewegte sich schneller. Pelton hat dies in sein Design integriert, mit einem keilförmigen Teiler in der Mitte einer Doppeltasse, der den Strahl teilt. Das aus beiden Hälften der geteilten Becher ausgestoßene Wasser bewirkt nun einen schnelleren Antrieb des Rades. Er testete seine Entwürfe 1877 und 1878, ein Patent bekommen im Jahr 1880.

Im Jahr 1883 gewann die Pelton-Turbine einen Wettbewerb für die effizienteste Wasserradturbine der Idaho Mining Company aus Grass Valley, Kalifornien. Peltons Turbine hatte einen Wirkungsgrad von 90,2 %, die Turbine seines engsten Konkurrenten nur 76,5%. 1888 gründete Lester Pelton die Pelton Water Wheel Company in San Francisco und begann mit der Massenfertigung seiner neuen Wasserturbine.

Die Pelton-Wasserradturbine setzte den Standard, bis das Turgo-Impulsrad 1920 von Eric Crewdson erfunden wurde. Das Turgo-Impulsrad war jedoch eine verbesserte Konstruktion basierend auf der Pelton-Turbine. Der Turgo war kleiner als der Pelton und billiger in der Herstellung. Zwei weitere wichtige Wasserkraftsysteme sind die Tyson-Turbine und die Banki-Turbine (auch Michell-Turbine genannt).

Peltonräder wurden verwendet, um in Wasserkraftwerken auf der ganzen Welt elektrische Energie bereitzustellen. Einer in Nevada City hatte 60 Jahre lang eine Leistung von 18000 PS Strom. Die größten Einheiten können über 400 Megawatt produzieren.

Wasserkraft wandelt die Energie des fließenden Wassers in Strom oder Wasserkraft um. Die erzeugte Strommenge wird durch die Wassermenge und die Höhe des Staudamms (die Höhe von den Turbinen im Kraftwerk bis zur Wasseroberfläche) bestimmt. Je größer der Durchfluss und die Fallhöhe, desto mehr Strom wird produziert.

Die mechanische Kraft des fallenden Wassers ist ein uraltes Werkzeug. Von all den erneuerbaren Energiequellen die Strom erzeugen, wird Wasserkraft am häufigsten genutzt. Es ist eine der ältesten Energiequellen und wurde vor Tausenden von Jahren verwendet, um ein Schaufelrad zum Beispiel zum Mahlen von Getreide zu drehen. In den 1700er Jahren wurde mechanische Wasserkraft in großem Umfang zum Mahlen und Pumpen verwendet.

Die erste industrielle Nutzung von Wasserkraft zur Stromerzeugung erfolgte 1880, als 16 Lichtbogenlampen mit einer Wasserturbine in der Wolverine Chair Factory in Grand Rapids, Michigan, betrieben wurden. Am 30. September 1882 wurde am Fox River bei Appleton, Wisconsin, das erste Wasserkraftwerk der USA eröffnet. Bis dahin war Kohle der einzige Brennstoff, der zur Stromerzeugung verwendet wurde. Die frühen Wasserkraftwerke waren Gleichstromstationen, die in der Zeit von etwa 1880 bis 1895 für Bogen- und Glühlampenbeleuchtung gebaut wurden.

Da die Wasserkraftquelle Wasser ist, müssen sich Wasserkraftwerke an einer Wasserquelle befinden. Daher war es nicht bis zum Technologie zur Übertragung von Strom über weite Strecken entwickelt wurde, dass die Wasserkraft weit verbreitet wurde. In den frühen 1900er Jahren machte Wasserkraft mehr als 40 Prozent der Stromversorgung der Vereinigten Staaten aus.

In den Jahren 1895 bis 1915 kam es zu schnellen Veränderungen in der Konstruktion von Wasserkraftwerken und einer Vielzahl von Anlagentypen. Das Design von Wasserkraftwerken wurde ziemlich gut standardisiert, nachdem Erster Weltkrieg Die meisten Entwicklungen in den 1920er und 1930er Jahren betrafen Wärmekraftwerke sowie die Übertragung und Verteilung.