Une turbine à réaction est un moteur rotatif qui exploite l’énergie des fluides en utilisant la troisième loi du mouvement de Newton, qui stipule que chaque action a une réaction égale et opposée. La turbine à réaction est conçue pour permettre aux courants de fluide sous pression de faire tourner le rotor. Habituellement, les buses à fluide sont fixées sur le rotor et sont tournées à l’opposé du sens de rotation. Lorsque le fluide quitte la buse, la force de réaction résultante fait tourner le rotor. Le système tire parti du changement de pression de l’eau lorsqu’elle traverse la turbine.
La plupart des turbines à réaction produisent de l’électricité. Beaucoup transmettent même cette électricité au réseau électrique. Il existe trois principaux types de turbines à réaction : à hélice, cinétique et Francis.
Une turbine à réaction à hélice est généralement constituée d’une hélice, de trois à six pales, située dans un tube. Le débit d’eau est contrôlé par des portillons situés en amont de l’hélice. La plupart des modèles de turbines à réaction à hélice sont dotés de portillons fixes, tandis que quelques modèles, dont la turbine à réaction Kaplan, sont dotés de portillons réglables et de pales de rotor. La turbine Kaplan est généralement utilisée dans des scénarios spécialisés qui nécessitent des ajustements de pales fins pour une production d’énergie efficace.
D’autres types de turbines à réaction à hélice comprennent la turbine à bulbe, qui se compose généralement d’une turbine et d’un générateur qui fonctionnent dans le courant d’eau. La turbine straflo est similaire, sauf que le générateur est placé à l’extérieur de la turbine. Une turbine tubulaire dispose d’une connexion directe au générateur.
La turbine à réaction Francis a été inventée par James B. Francis en 1848. Elle peut être mise en œuvre horizontalement ou verticalement, selon l’application. Typiquement, il y a deux étages de contact avec l’eau dans la turbine à réaction Francis. Lorsque l’eau pénètre par le haut de la turbine et lorsque l’eau se vide du bas de la turbine, de l’énergie est transférée, entraînant ainsi le mouvement de la turbine. En règle générale, une turbine à réaction Francis se compose d’une roue, de plusieurs aubes directrices, d’un tube à volutes, de portillons et d’un tube d’aspiration.
Les turbines à réaction cinétique utilisent l’énergie cinétique de l’eau courante, plutôt que l’énergie potentielle, pour produire de l’électricité. En règle générale, ces turbines sont placées dans des rivières, des eaux de marée ou des courants océaniques pour tirer parti du débit naturel de l’eau. Ils ne nécessitent pas d’infrastructure supplémentaire pour fonctionner, réduisant ainsi l’impact potentiel sur l’environnement. La vitesse du débit d’eau dicte la spécification de la turbine cinétique. Les périodes d’inondation et de sécheresse doivent généralement être prises en compte avant qu’une personne ne mette en œuvre un système de turbine cinétique.