Lester Pelton je izumil vrsto vodne turbine s prostim curkom, imenovano Pelton Wheel ali Peltonova turbina. Ta turbina se uporablja za proizvodnja hidroelektrarne. Je ena izmed izvirnih zelenih tehnologij, ki nadomešča premog ali les z močjo padajoče vode.
Lester Pelton in Peltonova turbina na vodnem kolesu
Lester Pelton se je rodil leta 1829 v Vermillionu v Ohiu. Leta 1850 se je priselil v Kalifornijo v času zlata mrzlica. Pelton se je preživljal kot mizar in mlin.
Takrat je bilo veliko povpraševanje po novih virih energije za pogon strojev in mlinov, potrebnih za širitev rudnikov zlata. Številni rudniki so bili odvisni od parnih strojev, vendar so ti zahtevali izčrpne zaloge lesa ali premoga. Kar je bilo v izobilju, je bila vodna moč iz hitro tekočih gorskih potokov in slapov.
Vodna kolesa ki so ga uporabljali za pogon mlinov za moko, je najbolje deloval na večjih rekah in ni dobro deloval v hitrejših in manj obsežnih gorskih potokih in slapovih. Delovale so novejše vodne turbine, ki so uporabljale kolesa s skodelicami in ne ravnimi ploščami. Prelomna zasnova vodnih turbin je bilo visoko učinkovito Peltonovo kolo.
W. F. Durand z univerze Stanford je leta 1939 zapisal, da je Pelton odkril svoje odkritje, ko je opazoval a neusklajena vodna turbina, kjer je curek vode zadel skodelice blizu roba in ne na sredini skodelica. Turbina se je premikala hitreje. Pelton je to vključil v svoj dizajn, s klinastim delilnikom na sredini dvojne skodelice, ki je razdelil curek. Zdaj voda, ki se izliva iz obeh polovic deljenih skodelic, deluje tako, da poganja kolo hitreje. Svoje načrte je preizkusil v letih 1877 in 1878, pridobitev patenta leta 1880.
Leta 1883 je Peltonova turbina zmagala na tekmovanju za najučinkovitejšo turbino na vodnem kolesu, ki ga je organiziralo podjetje Idaho Mining Company iz Grass Valleyja v Kaliforniji. Peltonova turbina se je izkazala za 90,2 % učinkovita, turbina njegovega najbližjega konkurenta pa le 76,5 %. Leta 1888 je Lester Pelton ustanovil podjetje Pelton Water Wheel Company v San Franciscu in začel množično izdelovati svojo novo vodno turbino.
Peltonova turbina z vodnim kolesom je postavila standard, dokler ni leta 1920 Eric Crewdson izumil impulzno kolo Turgo. Vendar je bilo impulzno kolo Turgo izboljšana zasnova, ki temelji na Peltonovi turbini. Turgo je bil manjši od Peltona in cenejši za izdelavo. Dva druga pomembna hidroenergetska sistema sta Tysonova turbina in Bankijeva turbina (imenovana tudi Michellova turbina).
Peltonova kolesa so bila uporabljena za zagotavljanje električne energije v hidroelektrarnah po vsem svetu. Ena v Nevada Cityju je 60 let proizvedla 18000 konjskih moči električne energije. Največje enote lahko proizvedejo več kot 400 megavatov.
Hidroelektrika
Hidroenergija pretvarja energijo tekoče vode v elektriko ali hidroelektriko. Količina proizvedene električne energije je določena s količino vode in količino "glave" (višine od turbin v elektrarni do vodne površine), ki jo ustvari jez. Večji kot je pretok in višina, več električne energije se proizvede.
Mehanska moč padajoče vode je starodavno orodje. Od vseh obnovljivi viri energije ki proizvajajo električno energijo, se najpogosteje uporablja vodna energija. Je eden najstarejših virov energije in je bil pred tisočletji uporabljen za vrtenje lopatice za namene, kot je mletje žita. V 1700-ih je bila mehanska hidroenergija v veliki meri uporabljena za mletje in črpanje.
Prva industrijska uporaba hidroenergije za pridobivanje električne energije se je zgodila leta 1880, ko je bilo 16 svetilk s čopičem napajanih z vodno turbino v tovarni stolov Wolverine v Grand Rapidsu v Michiganu. Prva ameriška hidroelektrarna je bila odprta na reki Fox blizu Appletona v Wisconsinu 30. septembra 1882. Do takrat je bil premog edino gorivo za proizvodnjo električne energije. Zgodnje hidroelektrarne so bile enosmerne postaje, zgrajene za napajanje obločne in žarilne razsvetljave v obdobju od približno 1880 do 1895.
Ker je vir hidroenergije voda, morajo biti hidroelektrarne na vodnem viru. Zato je bilo šele do tehnologija za prenos električne energije na dolge razdalje se je razvila hidroenergija, ki je postala široko uporabljena. Do zgodnjih 1900-ih je hidroelektrarna predstavljala več kot 40 odstotkov oskrbe z električno energijo v Združenih državah.
V letih 1895 do 1915 so se zgodile hitre spremembe v načrtovanju hidroelektrarn in zgrajenih najrazličnejših elektrarn. Zasnova hidroelektrarne je po tem postala dokaj dobro standardizirana prva svetovna vojna pri čemer je bil večina razvoja v 20. in 30. letih 20. stoletja povezana s termoelektrarnami ter prenosom in distribucijo.