Вятърната енергия е една от най -важните в света на възобновяемата енергия. Затова трябва да знаем добре каква е неговата работа. The вятърна турбина Това е един от основните елементи на този вид енергия. Той има доста пълна работа и има различни видове турбини в зависимост от вятърната централа, където се намираме.
В тази статия ще ви разкажем всичко, което трябва да знаете за вятърната турбина, нейните характеристики и как работи.
Какво е вятърна турбина
Вятърната турбина е механично устройство, което преобразува вятърната енергия в електрическа. Проектирани са вятърни турбини за преобразуване на кинетичната енергия на вятъра в механична енергия, което е движението на оста. След това в турбинния генератор тази механична енергия се превръща в електрическа. Генерираната електроенергия може да се съхранява в батерия или да се използва директно.
Има три основни закона на физиката, които управляват наличната енергия на вятъра. Първият закон гласи, че енергията, произвеждана от турбината, е пропорционална на квадрата на скоростта на вятъра. Вторият закон гласи, че наличната енергия е пропорционална на изметената площ на острието. Енергията е пропорционална на квадрата на дължината на острието. Третият закон установява, че максималната теоретична ефективност на вятърната турбина е 59%.
За разлика от старите вятърни мелници в Кастилия Ла Манча или Холандия, в тези вятърни мелници вятърът притиска лопатките да се въртят, а съвременните вятърни турбини използват по -сложни аеродинамични принципи за по -ефективно улавяне на вятърната енергия. Всъщност причината, поради която вятърната турбина движи своите лопатки, е подобна на причината, поради която самолет остава във въздуха, и това се дължи на физическо явление.
Във вятърните турбини се генерират два вида аеродинамични сили в лопатките на ротора: единият се нарича тяга, която е перпендикулярна на посоката на вятърния поток, а другият се нарича плъзгане, което е успоредно на посоката на потока на вятъра въздух.
Дизайнът на лопатките на турбината е много подобен на този на самолетното крило и се държи като последния при ветровити условия. На самолетно крило едната повърхност е много кръгла, а другата е относително плоска. Когато въздухът циркулира през остриетата на мелницата на този дизайн, въздушният поток през гладката повърхност е по -бавен от въздушния поток през кръглата повърхност. Тази разлика в скоростта от своя страна ще доведе до разлика в налягането, което е по -добре на гладка повърхност, отколкото на кръгла повърхност.
Крайният резултат е сила, действаща върху гладката повърхност на крилото на тягата. Това явление се нарича "ефект на Вентури", което е част от причината за феномена "повдигане", който от своя страна обяснява защо самолетът остава във въздуха.
Интериор на вятърни генератори
Остриетата на вятърна турбина също използват тези механизми, за да предизвикат въртеливо движение около оста си. Дизайнът на острието улеснява въртенето по най -ефективния начин. Вътре в генератора протича процесът на преобразуване на ротационната енергия на острието в електрическа по закона на Фарадей. Той трябва да включва ротор, който се върти под въздействието на вятъра, свързан с алтернатор и превръща въртящата се механична енергия в електрическа.
Елементи на вятърна турбина
Функциите, изпълнявани от всеки елемент, са следните:
- Ротор: Той събира вятърна енергия и я превръща във въртяща се механична енергия. Дори при много ниски скорости на вятъра, неговият дизайн е от решаващо значение за завъртане. От предишната точка може да се види, че конструкцията на секцията на лопатката е ключът към осигуряването на въртене на ротора.
- Свързване на турбина или поддържаща система: адаптира ротационното движение на лопатката към ротационното движение на ротора на генератора, към който е свързано.
- Умножител или скоростна кутия: При нормални скорости на вятъра (между 20-100 км / ч), скоростта на ротора е ниска, около 10-40 оборота в минута (об / мин); За да се генерира електричество, роторът на генератора трябва да работи при 1.500 об / мин, така че гондолата трябва да съдържа система, която преобразува скоростта от първоначалната стойност до крайната стойност. Това се постига чрез механизъм, подобен на скоростната кутия в автомобилен двигател, който използва набор от множество предавки, за да върти движещата се част на генератора със скорост, подходяща за генериране на електричество. Той също така съдържа спирачка за спиране на въртенето на ротора, когато вятърът е много силен (повече от 80-90 км / ч), което може да повреди всеки компонент на генератора.
- Генератор: Това е ротор-статорен възел, който генерира електрическа енергия, която се предава към подстанцията чрез кабели, монтирани в кулата, която поддържа гондолата, и след това се подава в мрежата. Мощността на генератора варира между 5 kW за средната турбина и 5 MW за най -голямата турбина, въпреки че вече има 10 MW турбини.
- Ориентационен двигател: Позволява на компонентите да се въртят, за да позиционират гондолата по посока на преобладаващия вятър.
- Поддържаща мачта: Това е структурната опора на генератора. Колкото по -голяма е мощността на турбината, толкова по -голяма е дължината на лопатките и следователно, толкова по -голяма е височината, на която трябва да се намира гондолата. Това добавя допълнителна сложност към дизайна на кулата, която трябва да издържа теглото на генераторната инсталация. Острието също трябва да има висока структурна твърдост, за да издържи на силни ветрове, без да се счупи.
- Гребла и анемометри: устройства, разположени в задната част на гондолите, които съдържат генератори; те определят посоката и измерват скоростта на вятъра и действат върху лопатките, за да ги спират, когато скоростта на вятъра надвиши праг. Над този праг съществува структурен риск за турбината. Обикновено това е дизайн на турбо тип Savonious.
Надявам се, че с тази информация можете да научите повече за вятърната турбина и нейните характеристики.