Hvordan fungerer turbinene - kort oppsummert:

• Vannets kraft driver turbinen og når den roterer, produseres strøm
• Det finnes ulike typer turbiner, og hvilken som velges avhenger av kraftverkets beliggenhet, vannmengde og fallhøyde
• Med godt vedlikehold kan en turbin sørge for effektiv strømproduksjon i mange tiår

Hva er en vannkraftturbin?

En vannkraftturbin er en robust maskin som settes i bevegelse av vannets kraft. Dette driver en generator, som igjen lager elektrisk strøm. Det er med andre ord turbinen som setter i gang hele prosessen som ender med lys i stua og varme i ovnen.

Selv om prinsippet er enkelt, er selve konstruksjonen teknisk avansert. Turbinen må tåle enorme krefter og kontinuerlig belastning over mange år, og være bygd slik at den utnytter vannets energi mest mulig effektivt.

Les om hva vannkraft er og hvordan det fungerer.

Hvordan fungerer turbinen?

Prosessen starter med at vann samles i et magasin eller inntaksdam i en elv. Når kraftverket skal produsere strøm, føres vannet gjennom tunneler eller rør mot turbinen. Her får vannet fart og trykk og får turbinen til å snurre rundt.

Turbinen er koblet til en generator via en aksling. Når turbinen roterer, roterer også generatoren – og det er dette som lager strøm. Deretter sendes strømmen til en transformator, som transformerer strømmen til riktig spenning, før den sendes videre ut til forbrukerne.

Når vannet har passert turbinen, renner det videre ut i vassdraget igjen og i mange tilfeller brukes det på nytt i et annet kraftverk lenger ned i vassdraget. På denne måten får vi mest mulig ut av hver eneste vanndråpe. Hele prosessen er svært effektiv, og moderne turbiner klarer å hente ut opptil 95% av energien i vannet.

Hvor mye energi prosessen gir, avhenger først og fremst av to faktorer: fallhøyden og vannmengden. Det kan uttrykkes gjennom formelen E = m*g*h der E = potensiell energi, m = masse (tilsvarende vannmengde), g = tyngdens akselerasjon, h = fallhøyde.

Dette påvirker hvilken turbintype man velger, som vi skal se på under.

Ulike turbintyper for ulike behov

Naturen er ikke lik overalt – og det er ikke vannkraftverk heller. Derfor finnes det ulike typer vannkraftturbiner, som brukes avhengig av lokale forhold:

• Francis-turbin er den mest brukte typen i Norge, og brukes gjerne i kraftverk med middels fallhøyde og jevn vannføring. Den fungerer godt i kraftverk som er i drift store deler av året, og som trenger stabil og forutsigbar produksjon. Francis-turbinen har høy virkningsgrad og er kjent for å være pålitelig og lett å regulere.
• Pelton-turbin velges ved store fallhøyder og der vannmengden er relativt liten. I stedet for å føre vannet jevnt gjennom turbinen, skytes det i kraftige stråler mot skovlene. Det gir god kontroll og gjør Pelton-turbinen egnet for kraftverk med store høydeforskjeller og ujevn vannføring.
• Kaplan-turbin brukes i kraftverk med lav fallhøyde og stor vannmengde, som ofte ligger i elver. Den har blader som kan justeres under drift, og det gjør den godt egnet for varierende vannføring. Denne fleksibiliteten gjør at turbinen kan levere strøm jevnt også når vannmengden svinger.

Lurer du på hvordan et vannkraftverk er bygget opp og fungerer i praksis? Les om det her.

Hva avgjør valg av turbin?

Når man skal bygge et nytt eller oppgradere et eksisterende kraftverk, må man ta flere forhold i betraktning før man bestemmer hvilken turbin som skal brukes:

• Fallhøyde: Hvor langt vannet faller før det treffer turbinen. Høyere fall gir mer energi per vanndråpe
• Vannmengde: Hvor mye vann som er tilgjengelig og hvor jevnt nedbør og tilsig kommer inn gjennom året
• Driftsmønster: Om kraftverket skal levere strøm jevnt gjennom døgnet, eller være fleksibelt og produsere mest når etterspørselen er høy
• Plassering og terreng: Forhold som topografi, tilgjengelig areal og miljøhensyn må også tas med i vurderingen

Alle disse faktorene har betydning for hvilken turbintype som vil fungere best og produsere mest strøm under gitte forhold.

Vedlikehold av vannkraftturbiner

Turbiner i norske vannkraftverk er konstruert for lang levetid. En vannkraftturbin kan være i drift i flere tiår – ofte mellom 40 og 80 år og noen oppimot 100 år. For at turbinen skal fungere effektivt og sikkert så lenge, må den vedlikeholdes kontinuerlig.

Vedlikehold dreier seg ikke bare om å hindre slitasje. Det handler også om å sørge for at turbinen oppfyller dagens krav til strømproduksjon, for eksempel ved å kunne starte raskt opp eller regulere produksjonen etter behov. Derfor blir mange eldre turbiner oppgradert med ny teknologi etter hvert som kravene i strømnettet endrer seg.

Les mer om vannkraftens rolle i Norge.

Turbinens rolle i det store bildet

Turbinen er hjertet av vannkraftverket og en forutsetning for å kunne starte opp og drive vannkraftproduksjon. Når kraftverket har riktig type turbin og er godt vedlikehold, kan det produsere ren og fornybar strøm i generasjoner. Det gjør turbinen til en avgjørende del av et bærekraftig energisystem – og til noe langt mer enn bare en stor maskindel i et kraftverk.