Lester Pelton ha inventato un tipo di turbina ad acqua a getto libero chiamata Pelton Wheel o turbina Pelton. Questa turbina è usata per produzione di energia idroelettrica. È una delle tecnologie verdi originali, che sostituisce il carbone o il legno con il potere dell'acqua che cade.
Lester Pelton e la turbina a ruota idraulica Pelton
Lester Pelton nacque nel 1829 a Vermillion, Ohio. Nel 1850 emigrò in California durante il periodo di la corsa all'oro. Pelton si guadagnava da vivere facendo il falegname e il muratore.
A quel tempo c'era una grande richiesta di nuove fonti di energia per far funzionare i macchinari e i mulini necessari per le miniere d'oro in espansione. Molte miniere dipendevano da macchine a vapore, ma quelle richiedevano scorte esauribili di legna o carbone. Ciò che era abbondante era la forza dell'acqua proveniente dai torrenti e dalle cascate di montagna che scorrevano veloci.
ruote idrauliche che era stato usato per alimentare i mulini da farina funzionava meglio sui fiumi più grandi e non funzionava bene nei torrenti e cascate di montagna più veloci e meno voluminosi. Ciò che ha funzionato sono state le nuove turbine ad acqua che utilizzavano ruote con tazze anziché pannelli piatti. Un design di riferimento nelle turbine idrauliche era la ruota Pelton altamente efficiente.
W. F. Durand della Stanford University scrisse nel 1939 che Pelton fece la sua scoperta quando osservò un turbina ad acqua disallineata dove il getto d'acqua ha colpito le tazze vicino al bordo piuttosto che al centro del La tazza. La turbina si muoveva più velocemente. Pelton lo incorporò nel suo design, con un divisorio a forma di cuneo nel mezzo di una doppia tazza, che divide il getto. Ora l'acqua che viene espulsa da entrambe le metà delle tazze divise agisce per spingere la ruota più velocemente. Ha testato i suoi progetti nel 1877 e nel 1878, ottenere un brevetto nel 1880.
Nel 1883, la turbina Pelton vinse un concorso per la turbina a ruota idraulica più efficiente indetto dalla Idaho Mining Company di Grass Valley, in California. La turbina di Pelton si è rivelata efficiente al 90,2% e la turbina del suo concorrente più vicino era efficiente solo al 76,5%. Nel 1888, Lester Pelton fondò la Pelton Water Wheel Company a San Francisco e iniziò a produrre in serie la sua nuova turbina idraulica.
La turbina a ruota idraulica Pelton ha fissato lo standard fino a quando la ruota a impulsi Turgo non è stata inventata da Eric Crewdson nel 1920. Tuttavia, la ruota a impulsi Turgo era un design migliorato basato sulla turbina Pelton. Il Turgo era più piccolo del Pelton e più economico da produrre. Altri due importanti sistemi idroelettrici includono la turbina Tyson e la turbina Banki (chiamata anche turbina Michell).
Le ruote Pelton sono state utilizzate per fornire energia elettrica agli impianti idroelettrici di tutto il mondo. Uno a Nevada City ha avuto una produzione di 18000 cavalli di elettricità per 60 anni. Le unità più grandi possono produrre oltre 400 megawatt.
Energia idroelettrica
L'energia idroelettrica converte l'energia dell'acqua che scorre in elettricità o energia idroelettrica. La quantità di elettricità generata è determinata dal volume d'acqua e dalla quantità di "prevalenza" (l'altezza dalle turbine della centrale alla superficie dell'acqua) creata dalla diga. Maggiore è la portata e la prevalenza, maggiore è la produzione di elettricità.
La forza meccanica dell'acqua che cade è uno strumento antichissimo. Di tutti i fonti di energia rinnovabile che generano elettricità, l'energia idroelettrica è la più utilizzata. È una delle più antiche fonti di energia ed è stata utilizzata migliaia di anni fa per far girare una ruota a pale per scopi come la macinazione del grano. Nel 1700, l'energia idroelettrica meccanica è stata ampiamente utilizzata per la macinazione e il pompaggio.
Il primo uso industriale dell'energia idroelettrica per generare elettricità avvenne nel 1880, quando 16 lampade ad arco a spazzola furono alimentate utilizzando una turbina ad acqua presso la Wolverine Chair Factory a Grand Rapids, nel Michigan. La prima centrale idroelettrica degli Stati Uniti fu aperta sul fiume Fox vicino ad Appleton, nel Wisconsin, il 30 settembre 1882. Fino a quel momento, il carbone era l'unico combustibile utilizzato per produrre elettricità. I primi impianti idroelettrici erano stazioni a corrente continua costruite per alimentare l'illuminazione ad arco e ad incandescenza nel periodo dal 1880 al 1895 circa.
Poiché la fonte di energia idroelettrica è l'acqua, le centrali idroelettriche devono essere situate su una fonte d'acqua. Pertanto, non è stato fino al tecnologia per trasmettere elettricità su lunghe distanze si sviluppò che l'energia idroelettrica divenne ampiamente utilizzata. All'inizio del 1900, l'energia idroelettrica rappresentava oltre il 40% della fornitura di elettricità degli Stati Uniti.
Gli anni dal 1895 al 1915 hanno visto rapidi cambiamenti nella progettazione idroelettrica e un'ampia varietà di stili di impianti costruiti. La progettazione dell'impianto idroelettrico è diventata abbastanza ben standardizzata dopo prima guerra mondiale con la maggior parte dello sviluppo negli anni '20 e '30 legato agli impianti termici e alla trasmissione e distribuzione.