Lester Pelton menemukan jenis turbin air jet bebas yang disebut Roda Pelton atau turbin Pelton. Turbin ini digunakan untuk pembangkit listrik tenaga air. Ini adalah salah satu teknologi hijau asli, menggantikan batu bara atau kayu dengan kekuatan air jatuh.
Lester Pelton dan Turbin Kincir Air Pelton
Lester Pelton lahir pada tahun 1829 di Vermillion, Ohio. Pada tahun 1850, ia berimigrasi ke California selama masa demam emas. Pelton mencari nafkah sebagai tukang kayu dan pembuat gilingan.
Pada saat itu ada permintaan besar untuk sumber daya baru untuk menjalankan mesin dan pabrik yang diperlukan untuk memperluas tambang emas. Banyak tambang bergantung pada mesin uap, tetapi itu membutuhkan pasokan kayu atau batu bara yang habis-habisnya. Yang melimpah adalah tenaga air dari anak sungai dan air terjun pegunungan yang mengalir deras.
Roda air yang telah digunakan untuk menggerakkan pabrik tepung bekerja paling baik di sungai yang lebih besar dan tidak bekerja dengan baik di sungai dan air terjun gunung yang bergerak lebih cepat dan kurang volume. Apa yang berhasil adalah turbin air baru yang menggunakan roda dengan cangkir daripada panel datar. Sebuah desain penting dalam turbin air adalah Pelton Wheel yang sangat efisien.
W F. Durand dari Universitas Stanford menulis pada tahun 1939 bahwa Pelton membuat penemuannya ketika dia mengamati a turbin air yang tidak sejajar di mana semburan air mengenai cangkir di dekat tepi daripada di tengah cangkir. Turbin bergerak lebih cepat. Pelton memasukkan ini ke dalam desainnya, dengan pembagi berbentuk baji di tengah cangkir ganda, membelah jet. Sekarang air yang dikeluarkan dari kedua bagian cangkir yang terbelah bertindak untuk mendorong roda lebih cepat. Dia menguji desainnya pada tahun 1877 dan 1878, mendapatkan paten pada tahun 1880.
Pada tahun 1883, turbin Pelton memenangkan kompetisi turbin kincir air paling efisien yang diadakan oleh Idaho Mining Company of Grass Valley, California. Turbin Pelton terbukti efisien 90,2%, dan turbin pesaing terdekatnya hanya 76,5% efisien. Pada tahun 1888, Lester Pelton membentuk Pelton Water Wheel Company di San Francisco dan mulai memproduksi turbin air barunya secara massal.
Turbin kincir air Pelton menetapkan standar sampai roda impuls Turgo ditemukan oleh Eric Crewdson pada tahun 1920. Namun, roda impuls Turgo adalah desain yang ditingkatkan berdasarkan turbin Pelton. Turgo lebih kecil dari Pelton dan lebih murah untuk diproduksi. Dua sistem tenaga air penting lainnya termasuk turbin Tyson, dan turbin Banki (juga disebut turbin Michell).
Roda Pelton digunakan untuk menyediakan tenaga listrik di fasilitas pembangkit listrik tenaga air di seluruh dunia. Satu di Kota Nevada memiliki output 18000 tenaga kuda listrik selama 60 tahun. Unit terbesar dapat menghasilkan lebih dari 400 megawatt.
Pembangkit Listrik Tenaga Air
Tenaga air mengubah energi air yang mengalir menjadi listrik atau pembangkit listrik tenaga air. Besarnya listrik yang dihasilkan ditentukan oleh volume air dan besarnya “head” (ketinggian dari turbin di pembangkit listrik ke permukaan air) yang dibuat oleh bendungan. Semakin besar aliran dan head, semakin banyak listrik yang dihasilkan.
Kekuatan mekanik air yang jatuh adalah alat kuno. Dari semua sumber energi terbarukan yang menghasilkan listrik, tenaga air adalah yang paling sering digunakan. Ini adalah salah satu sumber energi tertua dan digunakan ribuan tahun yang lalu untuk memutar roda dayung untuk tujuan seperti menggiling biji-bijian. Pada 1700-an, tenaga air mekanis digunakan secara luas untuk penggilingan dan pemompaan.
Penggunaan industri pertama tenaga air untuk menghasilkan listrik terjadi pada tahun 1880, ketika 16 lampu busur dinyalakan menggunakan turbin air di Pabrik Kursi Wolverine di Grand Rapids, Michigan. Pembangkit listrik tenaga air AS pertama dibuka di Sungai Fox dekat Appleton, Wisconsin, pada 30 September 1882. Sampai saat itu, batu bara adalah satu-satunya bahan bakar yang digunakan untuk menghasilkan listrik. Pembangkit listrik tenaga air awal adalah stasiun arus searah yang dibangun untuk menyalakan busur dan lampu pijar selama periode dari sekitar 1880 hingga 1895.
Karena sumber PLTA adalah air, maka pembangkit listrik tenaga air harus ditempatkan pada sumber air. Oleh karena itu, tidak sampai teknologi transmisi listrik jarak jauh dikembangkan bahwa tenaga air menjadi banyak digunakan. Pada awal 1900-an, pembangkit listrik tenaga air menyumbang lebih dari 40 persen pasokan listrik Amerika Serikat.
Tahun 1895 sampai 1915 melihat perubahan yang cepat terjadi dalam desain pembangkit listrik tenaga air dan berbagai macam gaya tanaman yang dibangun. Desain pembangkit listrik tenaga air menjadi standar yang cukup baik setelah perang dunia I dengan sebagian besar pengembangan pada 1920-an dan 1930-an terkait dengan pembangkit termal serta transmisi dan distribusi.