Lester Pelton leiutas vabajoaga veeturbiini, mida nimetatakse Peltoni rattaks või Peltoni turbiiniks. Seda turbiini kasutatakse hüdroelektrienergia tootmine. See on üks algupäraseid rohelisi tehnoloogiaid, mis asendab kivisütt või puitu langeva vee jõuga.
Lester Pelton ja Peltoni vesiratta turbiin
Lester Pelton sündis 1829. aastal Ohios Vermillionis. Aastal 1850 immigreerus ta ajal Californiasse kullapalavik. Pelton teenis elatist puusepa ja veskimeistrina.
Sel ajal oli suur nõudlus uute jõuallikate järele, et käitada laienevatele kullakaevandustele vajalikke masinaid ja tehaseid. Paljud kaevandused sõltusid aurumasinatest, kuid need nõudsid ammendavaid puidu- või kivisöevarusid. Küllalt oli veejõudu kiiresti voolavatest mägiojadest ja koskedest.
Vesirattad mida oli kasutatud jahuveskite toiteks, töötas kõige paremini suurematel jõgedel ega töötanud hästi kiiremini liikuvates ja vähem mahukates mägiojades ja koskedes. Mis töötas, olid uuemad veeturbiinid, mis kasutasid pigem tassidega rattaid, mitte lamedaid paneele. Veeturbiinide maamärk oli ülitõhus Pelton Wheel.
W. F. Durand Stanfordi ülikoolist kirjutas 1939. aastal, et Pelton tegi oma avastuse, kui ta täheldas a valesti joondatud veeturbiin, kus veejuga tabas tasse pigem serva lähedal kui keskel tass. Turbiin liikus kiiremini. Pelton lülitas selle oma kujundusse, kahekordse tassi keskel oleva kiilukujulise jaoturiga, mis lõhestas joa. Nüüd hakkab mõlemast poolitatud tasside poolt välja paiskuv vesi ratast kiiremini liikuma. Ta katsetas oma kavandeid aastatel 1877 ja 1878, patendi saamine aastal 1880.
1883. aastal võitis Peltoni turbiin Californias Grass Valleys asuva Idaho kaevandusettevõtte korraldatud konkursi kõige tõhusama vesirattaturbiini valimiseks. Peltoni turbiini efektiivsus osutus 90,2% ja tema lähima konkurendi turbiini efektiivsus oli ainult 76,5%. 1888. aastal asutas Lester Pelton San Franciscos ettevõtte Pelton Water Wheel Company ja alustas oma uue veeturbiini masstootmist.
Peltoni vesiratta turbiin seadis standardi, kuni Turgo impulssratta leiutas 1920. aastal Eric Crewdson. Turgo impulssratas oli aga täiustatud konstruktsioon, mis põhines Peltoni turbiinil. Turgo oli väiksem kui Pelton ja odavam toota. Veel kaks olulist hüdroenergiasüsteemi on Tysoni turbiin ja Banki turbiin (nimetatakse ka Michelli turbiiniks).
Peltoni rattaid kasutati elektrienergia pakkumiseks hüdroelektrijaamades üle maailma. Üks Nevada Citys tootis 60 aasta jooksul 18 000 hobujõudu elektrit. Suurimad agregaadid suudavad toota üle 400 megavati.
Hüdroelekter
Hüdroenergia muudab voolava vee energia elektrienergiaks või hüdroelektriks. Tekkiva elektrienergia koguse määrab vee maht ja paisu tekitatud "pea" (kõrgus jõuallika turbiinidest veepinnani). Mida suurem on vool ja tõus, seda rohkem elektrit toodetakse.
Kukkuva vee mehaaniline jõud on igivana tööriist. Kõigist taastuvad energiaallikad mis toodavad elektrit, kasutatakse kõige sagedamini hüdroenergiat. See on üks vanimaid energiaallikaid ja seda kasutati tuhandeid aastaid tagasi labaratta pööramiseks näiteks teravilja jahvatamiseks. 1700. aastatel kasutati mehaanilist hüdroenergiat laialdaselt freesimiseks ja pumpamiseks.
Hüdroenergia esimene tööstuslik kasutamine elektri tootmiseks toimus 1880. aastal, mil Michiganis Grand Rapidsis Wolverine'i toolitehases töötati veeturbiini abil 16 harja-kaarlampi. USA esimene hüdroelektrijaam avati Fox Riveris Appletoni lähedal Wisconsinis 30. septembril 1882. aastal. Kuni selle ajani oli kivisüsi ainus kütus, mida elektri tootmiseks kasutati. Varased hüdroelektrijaamad olid alalisvoolujaamad, mis ehitati aastatel 1880–1895 kaare- ja hõõglambi valgustamiseks.
Kuna hüdroenergia allikaks on vesi, peavad hüdroelektrijaamad asuma veeallikal. Seetõttu ei olnud see kuni tehnoloogia elektri edastamiseks pikkade vahemaade tagant töötati välja, et hüdroenergiat hakati laialdaselt kasutama. 1900. aastate alguseks moodustas hüdroelektrienergia enam kui 40 protsenti Ameerika Ühendriikide elektrivarustusest.
Aastatel 1895–1915 toimusid kiired muutused hüdroelektrijaamade projekteerimises ja laias valikus tehase stiile. Pärast seda sai hüdroelektrijaama projekteerimine üsna hästi standarditud Esimene maailmasõda 1920ndatel ja 1930ndatel oli suurem osa arengust seotud soojusjaamade ning ülekande ja jaotusega.