タービン

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小規模設備の見なおし

アメリカで1930年以前につくられた低落差で小規模な水力発電設備の多くは、維持費と人件費が高いために、後に放棄されたが、石油や石炭のコストが高くなってきたので、ふたたび関心があつまってきた。ほとんど水平な回転軸をもった、規格化された羽根水車が開発されるにつれ、小規模な設備が関心をひくようになったのである。

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ポンプ・タービン

タービンは、逆にまわしてポンプとしてつかうように設計することもできる。これは、発電機をモーターに転換すればできるということである。電力は経済的に蓄積できないので、閑散時に原子力発電所や火力発電所の電力をつかって、いわゆるポンプ・タービンをうごかして、貯水池に水をためることができる。そうすればその水は、ピーク時にタービンを稼働させるために、ふたたびつかえる。最近では、ポンプ・タービンの技術は、600mの水の落差で、400MW以上の能力をもつように開発されてきた。このような水力発電を、揚水式(ようすいしき)発電という。

IV

蒸気タービン

水力タービンの成功は、必然的に、タービンの原理をつかって、蒸気から動力をひきだそうとする考え方に発展していった。

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蒸気機関と蒸気タービン

ワット型の往復運動の蒸気機関は、蒸気の圧力を利用したものであるが、タービンは、蒸気の運動エネルギーを利用することによって、もっと高い効率を達成することができた。蒸気タービンは、同じ馬力の蒸気機関よりも、もっと小型で、軽く、ずっと低価格でつくることができる。さらに従来の蒸気機関よりも、はるかに大きいものをつくることができる。また蒸気タービンは、往復運動を回転運動に転換する、クランクシャフトのようなものをつかう必要はなく、直接回転運動を生みだすという利点がある。その結果、蒸気タービンは、大きな発電所では主流となり、ジェット推進装置としてもつかわれている。

蒸気タービンは、原子力発電や原子力船の推進装置としてもつかわれている。蒸気タービンは、燃料をたき、ボイラーの水を加熱して発生した蒸気でうごく。熱と電気の両方を必要とする機械では、蒸気を高圧ボイラーの中で発生させ、タービンを回転させてから、必要とされる圧力と温度を利用する。蒸気タービンは、熱を回収する蒸気発生装置と複合的に使用することができる。こうしたコジェネレーション(熱併給発電)という工業用の装置は、機械、ポンプ、コンプレッサー、発電機などをうごかすためにつかわれ、その範囲は、数馬力のものから1300MW以上にもわたる。→ エネルギー資源

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蒸気タービンの発明家たち

蒸気タービンは、1人の人間によって発明されたわけではない。19世紀後半の多くの発明家の努力を結集したもので、この開発に貢献した人物としては、イギリスの発明家チャールズ・パーソンズやスウェーデンの発明家カールG.P.ド・ラバルなどがいる。

パーソンズはいわゆるステイジングの理論を確立し、この理論によって、蒸気を多くの段階で膨張させ、各段階で有効な仕事をさせることができるようになった。ド・ラバルは、膨張した蒸気を有効に活用するために、適切なジェットと羽根を設計した最初の人である。