Eine Reaktionsturbine ist ein rotierender Motor, der die Energie von Flüssigkeiten nutzt, indem er das dritte Newtonsche Bewegungsgesetz nutzt, das besagt, dass jede Aktion eine gleiche und entgegengesetzte Reaktion hat. Die Reaktionsturbine ist so ausgelegt, dass Ströme von unter Druck stehendem Fluid den Rotor drehen können. Üblicherweise sind die Fluiddüsen am Rotor angebracht und weisen entgegen der Drehrichtung. Wenn die Flüssigkeit die Düse verlässt, bewirkt die resultierende Reaktionskraft, dass sich der Rotor dreht. Das System nutzt die Änderung des Wasserdrucks beim Durchströmen der Turbine.
Die meisten Reaktionsturbinen erzeugen Strom. Viele leiten diesen Strom sogar in das Energienetz ein. Es gibt drei Haupttypen von Reaktionsturbinen: Propeller-, Kinetik- und Francis-Turbinen.
Eine Propeller-Reaktionsturbine besteht im Allgemeinen aus einem Propeller mit drei bis sechs Blättern, der sich in einem Rohr befindet. Der Wasserfluss wird durch Tore gesteuert, die sich stromaufwärts des Propellers befinden. Die meisten Modelle von Propeller-Reaktionsturbinen verfügen über feste Wicket-Gates, während einige Modelle, einschließlich der Kaplan-Reaktionsturbine, verstellbare Wicket-Gates und Rotorblätter aufweisen. Die Kaplan-Turbine wird typischerweise in speziellen Szenarien eingesetzt, die eine Feineinstellung der Schaufeln für eine effiziente Energieerzeugung erfordern.
Weitere Typen von Propeller-Reaktionsturbinen umfassen die Rohrturbine, die typischerweise aus einer Turbine und einem Generator besteht, die im Wasserstrom betrieben werden. Die Straflo-Turbine ist ähnlich, außer dass der Generator außen an der Turbine platziert ist. Eine Rohrturbine hat eine direkte Verbindung zum Generator.
Die Francis-Reaktionsturbine wurde 1848 von James B. Francis erfunden. Sie kann je nach Anwendung entweder horizontal oder vertikal ausgeführt werden. Typischerweise gibt es in der Francis-Reaktionsturbine zwei Wasserkontaktstufen. Wenn das Wasser oben in die Turbine eintritt und wenn das Wasser aus dem Boden der Turbine entleert wird, wird Energie übertragen, wodurch sich die Turbine bewegt. Im Allgemeinen besteht eine Francis-Reaktionsturbine aus einem Laufrad, mehreren Leitschaufeln, einem Spiralrohr, Toren und einem Saugrohr.
Kinetische Reaktionsturbinen nutzen die kinetische Energie in fließendem Wasser anstelle der potentiellen Energie, um Elektrizität zu erzeugen. Typischerweise werden diese Turbinen in Flüssen, Gezeitengewässern oder Meeresströmungen platziert, um den natürlichen Wasserfluss zu nutzen. Sie benötigen für ihren Betrieb keine zusätzliche Infrastruktur, wodurch die potenziellen Auswirkungen auf die Umwelt verringert werden. Die Geschwindigkeit des Wasserflusses bestimmt die Spezifikation der kinetischen Turbine. Überschwemmungs- und Dürreperioden müssen typischerweise berücksichtigt werden, bevor eine Person ein kinetisches Turbinensystem implementiert.