Bei der 1880 von dem amerikanischen Ingenieur Lester Pelton konstruierten Freistrahl- oder Pelton-Turbine wird fast nur die potentielle Energie des Wassers genutzt. Sie gliedert sich in bis zu 40 Schaufelblätter, die jeweils aus zwei Halbschalen ( Becher ) bestehen. Das Wasser wird durch eine oder mehrere Düsen geleitet, so dass es unter hohen Druck tangential die Mitte der Halbschalen trifft. Da das Wasser hier um fast 180° abgelenkt wird, gibt es fast seine komplette Energie an die Turbine ab ( Abbildung zur Pelton-Turbine im Anhang Seite 21, Abb. 21.4 und Abb. 21.5 ). Dieser Wasserstrahl hat bei einer Fallhöhe von 1000 m eine Geschwindigkeit von ca. 500 km/h. Da die kinetische Energie des Wasserstrahls von der Fallhöhe abhängt, kommt die Pelton-Turbine fast nur in Hochgebirgen vor.
Ein großer Vorteil der Pelton-Turbine ist, das auch kleine Gebirgsbäche genutzt werden können. Sie hat eine Leistung von bis zu 600 MW.
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