La turbine Kaplan est une turbine à eau qui utilise une hélice avec des pales et des vannes à réglage automatique. Les turbines Kaplan sont idéales pour les basses chutes ou les situations de faible dynamique de pression d’eau, et sont souvent situées dans des endroits où une telle turbine est nécessaire compte tenu des conditions de débit de la rivière. Les turbines Kaplan permettent une production d’énergie hydroélectrique plus importante que ce qui était possible avec les conceptions précédentes limitées par la taille de l’hélice et le débit d’eau.
Une turbine à eau est une sorte de moteur rotatif qui produit de l’énergie provenant des courants d’eau, généralement des rivières. Les turbines Kaplan, comme d’autres types de turbines, se sont développées pendant la révolution industrielle à des fins de production d’électricité localisée dans la fabrication. Victor Kaplan, un professeur d’ingénierie autrichien, a conçu la turbine Kaplan en 1913 mais, en raison de problèmes initiaux de conception, n’a réalisé une fabrication à grande échelle que des années plus tard.
La turbine Kaplan a amélioré un type de turbine auparavant populaire en utilisant une hélice différentielle autoréglable. Il comporte également l’utilisation de portes réglables pour diriger et contrôler la pression de l’eau, avec une chambre contenant l’hélice elle-même. Ce type de turbine est l’un des types de turbines à hélice les plus largement utilisés dans les cas de courant d’eau à haut débit et de production d’électricité à faible chute.
La conception de la turbine Kaplan utilise un tube à écoulement vers l’intérieur qui sert de chambre de compression avec une série de vannes réglables. Au fur et à mesure que l’eau est introduite par une vanne entrante, le fluide devient de plus en plus pressurisé à mesure qu’il se déplace à travers la turbine et cède son énergie. L’eau entrante est orientée selon un angle à l’intérieur du tube englobant l’hélice et son arbre, provoquant la rotation de l’hélice.
Pour récupérer les pertes d’énergie potentielles, la turbine Kaplan dispose d’une porte de sortie qui ralentit le débit d’eau lorsqu’elle quitte la chambre. Les pales et vannes réglables permettent à la turbine de fonctionner en continu dans différentes conditions de débit d’eau. Ces caractéristiques aident à éviter les pertes de pression dans la chambre qui entraîneraient des cavitations, ou des ondes de choc, qui se produisent dans les hélices fermées dans des conditions de fluide à basse pression.
Les turbines Kaplan sont chères à fabriquer. Cela est généralement dû aux matériaux impliqués et à la grande taille des unités elles-mêmes. Malgré cela, l’efficacité de la turbine, sa puissance de sortie et sa capacité à fonctionner en continu pendant plusieurs décennies en font une conception populaire dans les applications hydroélectriques.
Son utilisation du courant d’eau naturel et sa méthode efficace de production d’électricité signifient que les turbines Kaplan fournissent une source d’énergie propre et renouvelable. Malgré leur production d’énergie propre, les arbres de turbine Kaplan fonctionnent à l’aide de fluides lubrifiants tels que l’huile hydraulique. Une attention particulière au maintien des joints et à la prévention des pertes de fluide garantit que le pétrole ne contamine pas le cours d’eau d’une localité donnée.