Lester Pelton oppfant en type free-jet vannturbin kalt Pelton Wheel eller Pelton turbin. Denne turbinen brukes til vannkraftproduksjon. Det er en av de originale grønne teknologiene, som erstatter kull eller tre med kraften til fallende vann.
Lester Pelton og Pelton Water Wheel Turbine
Lester Pelton ble født i 1829 i Vermillion, Ohio. I 1850 immigrerte han til California i løpet av tiden gullrushet. Pelton livnærte seg som snekker og møllemaker.
På den tiden var det stor etterspørsel etter nye kraftkilder for å drive maskineriet og møllene som var nødvendige for de ekspanderende gullgruvene. Mange gruver var avhengige av dampmaskiner, men de krevde uttømmelige forsyninger av tre eller kull. Det som var rikelig var vannkraft fra de raskt løpende fjellbekker og fossefall.
Vannhjul som hadde blitt brukt til å drive melmøller fungerte best på større elver og fungerte dårlig i de raskere bevegelige og mindre voluminøse fjellbekkene og fossefallene. Det som fungerte var de nyere vannturbinene som brukte hjul med kopper fremfor flate paneler. Et landemerkedesign i vannturbiner var det svært effektive Pelton-hjulet.
W. F. Durand fra Stanford University skrev i 1939 at Pelton gjorde sin oppdagelse da han observerte en feiljustert vannturbin der vannstrålen traff koppene nær kanten i stedet for midten av koppen. Turbinen beveget seg raskere. Pelton inkorporerte dette i designet sitt, med en kileformet skillevegg i midten av en dobbel kopp, og splittet strålen. Nå virker vannet som kastes ut fra begge halvdelene av de delte koppene til å drive hjulet raskere. Han testet designene sine i 1877 og 1878, få patent i 1880.
I 1883 vant Pelton-turbinen en konkurranse om den mest effektive vannhjulsturbinen holdt av Idaho Mining Company of Grass Valley, California. Peltons turbin viste seg å være 90,2 % effektiv, og turbinen til hans nærmeste konkurrent var bare 76,5 % effektiv. I 1888 dannet Lester Pelton Pelton Water Wheel Company i San Francisco og begynte å masseprodusere sin nye vannturbin.
Pelton-vannhjulsturbinen satte standarden frem til Turgo-impulshjulet ble oppfunnet av Eric Crewdson i 1920. Turgo-impulshjulet var imidlertid en forbedret design basert på Pelton-turbinen. Turgo var mindre enn Pelton og billigere å produsere. To andre viktige vannkraftsystemer inkluderer Tyson-turbinen og Banki-turbinen (også kalt Michell-turbinen).
Pelton-hjul ble brukt til å gi elektrisk kraft ved vannkraftanlegg rundt om i verden. En i Nevada City hadde en effekt på 18 000 hestekrefter i 60 år. De største enhetene kan produsere over 400 megawatt.
Vannkraft
Vannkraft konverterer energien til rennende vann til elektrisitet eller vannkraft. Mengden elektrisitet som genereres bestemmes av vannvolumet og mengden "hode" (høyden fra turbinene i kraftverket til vannoverflaten) som skapes av demningen. Jo større flyt og fallhøyde, jo mer strøm produseres.
Den mekaniske kraften til fallende vann er et eldgammelt verktøy. Av alle fornybare energikilder som genererer elektrisitet, er vannkraft den mest brukte. Det er en av de eldste energikildene og ble brukt for tusenvis av år siden til å snu et skovlhjul til formål som å male korn. På 1700-tallet ble mekanisk vannkraft mye brukt til fresing og pumping.
Den første industrielle bruken av vannkraft for å generere elektrisitet skjedde i 1880, da 16 børstebuelamper ble drevet ved hjelp av en vannturbin ved Wolverine Chair Factory i Grand Rapids, Michigan. Det første amerikanske vannkraftverket åpnet ved Fox River nær Appleton, Wisconsin, 30. september 1882. Fram til den tid var kull det eneste drivstoffet som ble brukt til å produsere elektrisitet. De tidlige vannkraftverkene var likestrømstasjoner bygget for å drive lysbue og glødelys i perioden fra ca. 1880 til 1895.
Fordi kilden til vannkraft er vann, må vannkraftverk plasseres på en vannkilde. Derfor var det ikke før teknologi for å overføre elektrisitet over lange avstander ble utviklet at vannkraft ble mye brukt. På begynnelsen av 1900-tallet sto vannkraft for mer enn 40 prosent av USAs forsyning av elektrisitet.
I årene 1895 til 1915 skjedde det raske endringer i vannkraftdesign og et bredt utvalg av anleggsstiler bygget. Utformingen av vannkraftverk ble ganske godt standardisert etter første verdenskrig med mest utvikling på 1920- og 1930-tallet knyttet til termiske anlegg og overføring og distribusjon.