Lesteris Peltonas išrado laisvos srovės vandens turbinos tipą, vadinamą Pelton Wheel arba Pelton turbina. Ši turbina naudojama hidroelektrinės gamyba. Tai viena iš originalių žaliųjų technologijų, pakeičianti anglį ar medieną krintančio vandens galia.
Lesteris Peltonas ir Peltono vandens rato turbina
Lesteris Peltonas gimė 1829 m. Vermiljone, Ohajo valstijoje. 1850 m. jis imigravo į Kaliforniją aukso karštligė. Peltonas pragyveno dirbdamas staliumi ir malūnininku.
Tuo metu buvo didelis naujų energijos šaltinių poreikis besiplečiančioms aukso kasykloms reikalingoms mašinoms ir gamykloms valdyti. Daugelis kasyklų priklausė nuo garo mašinų, tačiau joms reikėjo išsenkančių medienos ar anglies atsargų. Kas buvo gausu, buvo vandens energija iš greitai tekančių kalnų upelių ir krioklių.
Vandens ratai kurie buvo naudojami miltų malūnams maitinti, geriausiai veikė didesnėse upėse ir neveikė greičiau slenkančiuose ir mažesnio tūrio kalnų upeliuose ir kriokliuose. Suveikė naujesnės vandens turbinos, kuriose buvo naudojami ratai su puodeliais, o ne plokščios plokštės. Pagrindinis vandens turbinų dizainas buvo labai efektyvus Pelton Wheel.
W. F. Durandas iš Stanfordo universiteto 1939 m. rašė, kad Peltonas padarė savo atradimą, kai pastebėjo a netinkamai sureguliuota vandens turbina, kur vandens srovė pataikė į puodelius šalia krašto, o ne viduryje puodelis. Turbina judėjo greičiau. Peltonas tai įtraukė į savo dizainą su pleišto formos pertvara dvigubo puodelio viduryje, padalijančia srovę. Dabar vanduo, išleidžiamas iš abiejų suskaldytų puodelių pusių, greičiau varo ratą. Jis išbandė savo projektus 1877 ir 1878 m. gauti patentą 1880 metais.
1883 m. Peltono turbina laimėjo efektyviausios vandens ratų turbinos konkursą, kurį surengė Grass Valley (Kalifornija) Idaho Mining Company. Peltono turbinos efektyvumas buvo 90,2%, o jo artimiausio konkurento turbina buvo tik 76,5%. 1888 m. Lesteris Peltonas San Franciske įkūrė Pelton Water Wheel Company ir pradėjo masiškai gaminti savo naują vandens turbiną.
Peltono vandens rato turbina nustatė standartą, kol 1920 m. Ericas Crewdsonas išrado impulsinį ratą Turgo. Tačiau Turgo impulsinis ratas buvo patobulinta konstrukcija, pagrįsta Peltono turbina. Turgo buvo mažesnis nei Pelton ir pigesnis gaminti. Kitos dvi svarbios hidroenergijos sistemos yra Tyson turbina ir Banki turbina (taip pat vadinama Michell turbina).
Peltono ratai buvo naudojami elektros energijai tiekti hidroelektrinėse visame pasaulyje. Vienas Nevados mieste 60 metų gamino 18 000 arklio galių elektros energijos. Didžiausi agregatai gali pagaminti per 400 megavatų.
Hidroelektrinė
Hidroenergija paverčia tekančio vandens energiją į elektros energiją arba hidroelektrą. Gaminamos elektros energijos kiekį lemia vandens tūris ir užtvankos sukuriamos „galvos“ (aukštis nuo jėgainėje esančių turbinų iki vandens paviršiaus). Kuo didesnis srautas ir aukštis, tuo daugiau pagaminama elektros energijos.
Mechaninė krintančio vandens galia yra senas įrankis. Iš visų atsinaujinančių energijos šaltinių kurios gamina elektros energiją, dažniausiai naudojama hidroenergija. Tai vienas seniausių energijos šaltinių ir buvo naudojamas prieš tūkstančius metų sukant irklinį ratą tokiems tikslams kaip grūdų malimas. 1700-aisiais mechaninė hidroenergija buvo plačiai naudojama frezavimui ir siurbimui.
Pirmą kartą pramoninis hidroenergijos panaudojimas elektros energijai gaminti įvyko 1880 m., kai Wolverine kėdžių gamykloje Grand Rapidse, Mičigano valstijoje, naudojant vandens turbiną, buvo maitinama 16 šepečių lanko lempų. Pirmoji JAV hidroelektrinė buvo atidaryta Fox upėje netoli Appleton, Viskonsino valstijoje, 1882 m. rugsėjo 30 d. Iki tol anglys buvo vienintelis kuras, naudojamas elektrai gaminti. Ankstyvosios hidroelektrinės buvo nuolatinės srovės stotys, pastatytos lankui ir kaitriniam apšvietimui maitinti maždaug nuo 1880 iki 1895 m.
Kadangi hidroenergijos šaltinis yra vanduo, hidroelektrinės turi būti ant vandens šaltinio. Todėl tik iki elektros perdavimo technologija dideliais atstumais buvo sukurta, kad hidroenergija tapo plačiai naudojama. 1900-ųjų pradžioje hidroelektrinė sudarė daugiau nei 40 procentų JAV elektros energijos tiekimo.
Nuo 1895 iki 1915 m. sparčiai keitėsi hidroelektrinių projektavimas ir buvo statomos įvairios gamyklos. Po to hidroelektrinių projektavimas tapo gana gerai standartizuotas Pirmasis Pasaulinis Karas XX amžiaus trečiajame ir trečiajame dešimtmečiuose didžioji dalis plėtros buvo susijusi su šiluminėmis elektrinėmis ir perdavimu bei paskirstymu.