לסטר פלטון המציא סוג של טורבינת מים בסילון חופשי הנקרא גלגל פלטון או טורבינת פלטון. טורבינה זו משמשת עבור ייצור חשמל הידרואלקטרי. זוהי אחת הטכנולוגיות הירוקות המקוריות, המחליפה פחם או עץ בכוח של מים נופלים.
לסטר פלטון וטורבינת גלגל המים פלטון
לסטר פלטון נולד ב-1829 בוורמיליון, אוהיו. בשנת 1850, הוא היגר לקליפורניה בזמן של הבהלה לזהב. פלטון התפרנס כנגר וכטוחן.
באותה תקופה היה ביקוש גדול למקורות כוח חדשים להפעלת המכונות והמפעלים הדרושים למכרות הזהב המתרחבים. מכרות רבים היו תלויים במנועי קיטור, אך אלה דרשו אספקה מתכלה של עץ או פחם. מה שהיה בשפע היה כוח מים מנחלי ההרים והמפלים הזורמים במהירות.
גלגלי מים ששימשו להנעת טחנות קמח עבדו בצורה הטובה ביותר על נהרות גדולים יותר ולא עבדו היטב בנחלים ובמפלי ההרים הנעים יותר והפחות נפחיים. מה שעבד היו טורבינות המים החדשות יותר שהשתמשו בגלגלים עם כוסות ולא בפאנלים שטוחים. עיצוב ציון דרך בטורבינות מים היה גלגל פלטון היעיל ביותר.
W. ו. דוראנד מאוניברסיטת סטנפורד כתב ב-1939 כי פלטון גילה את תגליתו כאשר צפה ב- a טורבינת מים שגויה שבה סילון המים פגע בכוסות ליד הקצה ולא באמצע הכוס. הטורבינה נעה מהר יותר. פלטון שילב את זה בעיצוב שלו, עם מפריד בצורת טריז באמצע כוס כפולה, מפצל את הסילון. כעת המים הנפלטים משני חצאי הכוסות המפוצלות פועלים להנעת הגלגל מהר יותר. הוא בדק את עיצוביו ב-1877 וב-1878,
לקבל פטנט בשנת 1880.בשנת 1883 זכתה טורבינת פלטון בתחרות על טורבינת גלגל המים היעילה ביותר שנערכה על ידי חברת הכרייה של איידהו מגראס ואלי, קליפורניה. הטורבינה של פלטון הוכיחה את עצמה כיעילה של 90.2%, והטורבינה של המתחרה הקרובה שלו הייתה יעילה רק ב-76.5%. בשנת 1888, לסטר פלטון הקים את חברת Pelton Water Wheel בסן פרנסיסקו והחל לייצר המוני את טורבינת המים החדשה שלו.
טורבינת גלגל המים פלטון קבעה את הסטנדרט עד שגלגל הדחף של טורגו הומצא על ידי אריק קרוודסון ב-1920. עם זאת, גלגל הדחף של טורגו היה עיצוב משופר המבוסס על טורבינת פלטון. הטורגו היה קטן יותר מהפלטון וזול יותר לייצור. שתי מערכות כוח מים חשובות נוספות כוללות את טורבינת טייסון, ואת טורבינת בנקי (המכונה גם טורבינת מישל).
גלגלי פלטון שימשו לספק חשמל במתקנים הידרואלקטרים ברחבי העולם. לאחד בעיר נבאדה הייתה תפוקה של 18,000 כוחות סוס של חשמל במשך 60 שנה. היחידות הגדולות ביותר יכולות להפיק מעל 400 מגה וואט.
הידרואלקטריות
אנרגיית מים ממירה את האנרגיה של מים זורמים לחשמל או להידרואלקטריות. כמות החשמל המופקת נקבעת על פי נפח המים וכמות ה"ראש" (הגובה מהטורבינות בתחנת הכוח ועד לפני המים) שיוצר הסכר. ככל שהזרימה והראש גדולים יותר, כך מייצרים יותר חשמל.
הכוח המכני של מים נופלים הוא כלי עתיק יומין. מכל ה מקורות אנרגיה מתחדשים המייצרים חשמל, אנרגיית מים היא הנפוצה ביותר. זהו אחד ממקורות האנרגיה העתיקים ביותר והוא שימש לפני אלפי שנים לסובב גלגל משוטים למטרות כגון טחינת תבואה. בשנות ה-1700, נעשה שימוש נרחב בכוח הידרו-מכני עבור כרסום ושאיבה.
השימוש התעשייתי הראשון בכוח הידרו לייצור חשמל התרחש בשנת 1880, כאשר 16 מנורות קשת מברשת הופעלו באמצעות טורבינת מים במפעל הכיסא וולברין בגרנד ראפידס, מישיגן. תחנת הכוח ההידרואלקטרית הראשונה של ארה"ב נפתחה על נהר פוקס ליד אפלטון, ויסקונסין, ב-30 בספטמבר 1882. עד אותה תקופה, הפחם היה הדלק היחיד ששימש לייצור חשמל. המפעלים ההידרואלקטרים המוקדמים היו תחנות זרם ישר שנבנו להפעלת תאורת קשת ותאורת ליבון במהלך התקופה שבין 1880 ל-1895 לערך.
מכיוון שמקור כוח המים הוא מים, תחנות כוח הידרואלקטריות חייבות להיות ממוקמות על מקור מים. לכן, זה לא היה עד ה טכנולוגיה להעברת חשמל על פני מרחקים ארוכים פותחה כי כוח הידרו נעשה שימוש נרחב. בתחילת שנות ה-1900, כוח הידרואלקטרי היווה יותר מ-40% מאספקת החשמל של ארצות הברית.
בשנים 1895 עד 1915 התרחשו שינויים מהירים בתכנון ההידרואלקטרי ובמגוון רחב של סגנונות צמחים שנבנו. עיצוב מפעל הידרואלקטרי הפך לסטנדרטי למדי לאחר מכן מלחמת העולם הראשונה כאשר רוב ההתפתחות בשנות ה-20 וה-30 קשורה למפעלים תרמיים ולהולכה והפצה.