مبدأ عمل توربينات توليد الكهرباء يعتمد على تحويل الطاقة الحركية لسائل (سواء كان بخار، ماء، أو غاز) إلى طاقة ميكانيكية، ثم تحويل هذه الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية. ويتم ذلك عبر الخطوات التالية :

1-توليد الطاقة الحركية: يتم توليد الطاقة الحركية للسائل بواسطة مصدر خارجي، على سبيل المثال:

*

في محطات الطاقة الحرارية:

يتم تسخين الماء في غلاية ضخمة باستخدام الوقود الأحفوري (الفحم، النفط، الغاز الطبيعي) أو الطاقة النووية، ليتحول إلى بخار عالي الضغط ودرجة الحرارة. هذا البخار عالي الطاقة الحركية.
*

في محطات الطاقة الكهرومائية:

يتم استخدام الطاقة الكامنة للماء المخزن خلف السدود، وعند فتح بوابات السد، يتدفق الماء بقوة نحو أسفل، مكونًا تيارًا قويًا ذي طاقة حركية عالية.
*

في توربينات الرياح:

يتم استخدام طاقة الرياح لتحريك ريش التوربين، مما يولد دورانًا ذي طاقة حركية.
*

في محطات الطاقة الحرارية الشمسية:

يتم استخدام المرايا لتركيز أشعة الشمس على سائل، مما يسخنه ويولّد بخارًا عالي الضغط.


2-تحويل الطاقة الحركية إلى طاقة ميكانيكية: يصطدم السائل ذو الطاقة الحركية العالية بشفرات التوربين، مما يدفعه للدوران. تصميم الشفرات محدد بدقة لضمان أقصى قدر من كفاءة تحويل الطاقة.


3-تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية: يرتبط محور التوربين الدوار بمولد كهربائي. عند دوران المحور، يقوم المولد بتحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية عن طريق مبدأ الحث الكهرومغناطيسي. ببساطة، يدور مغناطيس داخل ملف من الأسلاك، مما ينتج تيارًا كهربائيًا في الأسلاك.


باختصار، تعتمد توربينات توليد الكهرباء على سلسلة من التحويلات للطاقة:

طاقة حرارية أو كامنة أو حركية (رياح) → طاقة حركية (سائل) → طاقة ميكانيكية (دوران التوربين) → طاقة كهربائية (مولد).