Lester Allan Pelton und die Erfindung der Wasserkraft

Lester Pelton erfand eine Art Freistrahl-Wasserturbine, die Pelton Wheel oder Peltonturbine genannt wird. Diese Turbine wird zur Stromerzeugung aus Wasserkraft eingesetzt. Es ist eine der ursprünglichen grünen Technologien, die Kohle oder Holz durch die Kraft des fallenden Wassers ersetzt.

Lester Pelton und die Pelton Water Wheel Turbine

Lester Pelton wurde 1829 in Vermillion, Ohio geboren. 1850 wanderte er während des Goldrausches nach Kalifornien aus. Pelton lebte als Tischler und Mühlenbauer.

Zu dieser Zeit bestand eine große Nachfrage nach neuen Energiequellen, um die Maschinen und Mühlen zu betreiben, die für die expandierenden Goldminen erforderlich waren. Viele Minen waren auf Dampfmaschinen angewiesen, aber diese erforderten erschöpfbare Mengen an Holz oder Kohle. Was reichlich vorhanden war, war Wasserkraft aus den schnell fließenden Gebirgsbächen und Wasserfällen.

Wasserräder, mit denen Getreidemühlen angetrieben wurden, funktionierten am besten auf größeren Flüssen und nicht gut in den sich schneller bewegenden und weniger voluminösen Gebirgsbächen und Wasserfällen. Was funktionierte, waren die neueren Wasserturbinen, die Räder mit Schalen anstelle von Flachbildschirmen verwendeten. Ein Meilenstein in der Konstruktion von Wasserturbinen war das hocheffiziente Pelton Wheel.

W. F. Durand von der Stanford University schrieb im Jahr 1939, dass Pelton seine Entdeckung machte, als er eine falsch ausgerichtete Wasserturbine beobachtete, bei der der Wasserstrahl eher am Rand als in der Mitte des Bechers auf die Becher traf. Die Turbine bewegte sich schneller. Pelton nahm dies in sein Design auf, mit einem keilförmigen Teiler in der Mitte eines Doppelbechers, der den Strahl aufteilte. Jetzt treibt das Wasser, das aus beiden Hälften der geteilten Becher ausgestoßen wird, das Rad schneller an. Er testete seine Entwürfe 1877 und 1878 und erhielt 1880 ein Patent.

1883 gewann die Peltonturbine einen Wettbewerb für die effizienteste Wasserradturbine der Idaho Mining Company aus Grass Valley, Kalifornien. Peltons Turbine erwies sich als zu 90,2% effizient und die Turbine seines engsten Konkurrenten als nur zu 76,5% effizient. 1888 gründete Lester Pelton die Pelton Water Wheel Company in San Francisco und begann mit der Massenfertigung seiner neuen Wasserturbine.

Die Pelton-Wasserradturbine setzte den Standard, bis das Turgo-Impulsrad 1920 von Eric Crewdson erfunden wurde. Das Turgo-Impulsrad war jedoch ein verbessertes Design, das auf der Pelton-Turbine basierte. Der Turgo war kleiner als der Pelton und billiger in der Herstellung. Zwei weitere wichtige Wasserkraftsysteme sind die Tyson-Turbine und die Banki-Turbine (auch als Michell-Turbine bezeichnet)..

Pelton-Räder wurden weltweit zur Stromversorgung von Wasserkraftwerken eingesetzt. Einer in Nevada hatte 60 Jahre lang eine Leistung von 18000 Pferdestärken Elektrizität. Die größten Einheiten können über 400 Megawatt produzieren.

Wasserkraft

Wasserkraft wandelt die Energie des fließenden Wassers in Strom oder Wasserkraft um. Die erzeugte Elektrizitätsmenge wird durch das Wasservolumen und die durch den Damm erzeugte "Kopfmenge" (die Höhe von den Turbinen im Kraftwerk bis zur Wasseroberfläche) bestimmt. Je größer der Durchfluss und die Förderhöhe sind, desto mehr Strom wird erzeugt.

Die mechanische Kraft des fallenden Wassers ist ein uraltes Werkzeug. Von allen erneuerbaren Energiequellen, die Strom erzeugen, wird am häufigsten Wasserkraft genutzt. Es ist eine der ältesten Energiequellen und wurde vor Tausenden von Jahren verwendet, um ein Schaufelrad für Zwecke wie das Mahlen von Getreide zu drehen. In den 1700er Jahren wurde mechanische Wasserkraft ausgiebig zum Mahlen und Pumpen genutzt. 

Die erste industrielle Nutzung von Wasserkraft zur Stromerzeugung erfolgte 1880, als 16 Bürstenbogenlampen mit einer Wasserturbine in der Wolverine Chair Factory in Grand Rapids, Michigan, betrieben wurden. Das erste US-Wasserkraftwerk wurde am 30. September 1882 am Fox River in der Nähe von Appleton, Wisconsin, in Betrieb genommen. Bis zu diesem Zeitpunkt war Kohle der einzige Brennstoff, der zur Stromerzeugung verwendet wurde. Die frühen Wasserkraftwerke waren Gleichstromstationen, die für die Stromversorgung von Lichtbögen und Glühlampen in der Zeit von etwa 1880 bis 1895 gebaut wurden.

Da die Quelle der Wasserkraft Wasser ist, müssen sich Wasserkraftwerke an einer Wasserquelle befinden. Aus diesem Grund wurde die Wasserkraft erst in großem Umfang genutzt, als die Technologie zur Übertragung von Elektrizität über große Entfernungen entwickelt wurde. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts machte die Wasserkraft mehr als 40 Prozent der Elektrizitätsversorgung der Vereinigten Staaten aus.

In den Jahren 1895 bis 1915 kam es zu raschen Veränderungen in der Wasserkraftkonstruktion und einer Vielzahl gebauter Anlagentypen. Das Design von Wasserkraftwerken wurde nach dem Ersten Weltkrieg ziemlich standardisiert, wobei sich die meisten Entwicklungen in den 1920er und 1930er Jahren auf thermische Anlagen sowie Übertragung und Verteilung bezogen.