Energija vjetra jedna je od najvažnijih u svijetu obnovljivih izvora energije. Stoga moramo dobro znati kakav je njegov rad. The vjetroturbina To je jedan od osnovnih elemenata ove vrste energije. Ima prilično kompletan rad i postoje različite vrste turbina ovisno o vjetroelektrani na kojoj se nalazimo.
U ovom članku ćemo vam reći sve što trebate znati o vjetroturbini, njenim karakteristikama i načinu rada.
Šta je vjetroturbina
Vjetroturbina je mehanički uređaj koji pretvara energiju vjetra u električnu energiju. Vjetroturbine su dizajnirane za pretvaranje kinetičke energije vjetra u mehaničku energiju, što je kretanje osi. Zatim se u generatoru turbine ta mehanička energija pretvara u električnu. Proizvedena električna energija može se pohraniti u bateriju ili koristiti direktno.
Postoje tri osnovna zakona fizike koji upravljaju raspoloživom energijom vjetra. Prvi zakon kaže da je energija koju proizvodi turbina proporcionalna kvadratu brzine vjetra. Drugi zakon kaže da je raspoloživa energija proporcionalna pomijeranoj površini oštrice. Energija je proporcionalna kvadratu dužine oštrice. Treći zakon utvrđuje da je maksimalna teoretska efikasnost vjetroagregata 59%.
Za razliku od starih vjetrenjača u Castilli La Mancha ili Nizozemske, kod ovih vjetrenjača vjetar gura lopatice da se okreću, a moderne vjetroturbine koriste složenije aerodinamičke principe za efikasnije hvatanje energije vjetra. Zapravo, razlog zašto vjetroturbina pomiče lopatice sličan je razlogu zašto avion ostaje u zraku, a to je zbog fizičkog fenomena.
U vjetroturbinama u lopaticama rotora stvaraju se dvije vrste aerodinamičkih sila: jedna se naziva potiskom, koja je okomita na smjer strujanja vjetra, a druga se zove otpor, koji je paralelan sa smjerom strujanja vjetra.
Dizajn lopatica turbine vrlo je sličan krilu aviona i ponaša se poput potonjeg u vjetrovitim uvjetima. Na krilu aviona jedna je površina vrlo okrugla, dok je druga relativno ravna. Kada zrak cirkulira kroz lopatice mlina ovog dizajna, protok zraka kroz glatku površinu je sporiji od protoka zraka kroz okruglu površinu. Ova razlika u brzini će zauzvrat proizvesti razliku pritiska, koja je bolja na glatkoj površini nego na okrugloj.
Krajnji rezultat je sila koja djeluje na glatku površinu krila potiskivača. Ovaj fenomen naziva se "Venturijev efekt", što je dio razloga za fenomen "podizanja", koji zauzvrat, objašnjava zašto avion ostaje u zraku.
Unutrašnjost vjetrogeneratora
Lopatice vjetroturbine također koriste ove mehanizme za izazivanje rotacijskog kretanja oko svoje osi. Dizajn noža olakšava rotaciju na najefikasniji način. Unutar generatora odvija se proces pretvaranja rotacijske energije noža u električnu po Faradayevom zakonu. Mora uključivati rotor koji se okreće pod utjecajem vjetra, spojen na alternator i pretvara rotirajuću mehaničku energiju u električnu.
Elementi vjetroturbine
Funkcije koje implementira svaki element su sljedeće:
- rotor: On prikuplja energiju vjetra i pretvara je u rotirajuću mehaničku energiju. Čak i pri vrlo niskim brzinama vjetra, njegov je dizajn ključan za okretanje. Iz prethodne točke se može vidjeti da je dizajn presjeka noža ključ za osiguravanje rotacije rotora.
- Spojnica ili sistem za podršku turbine: prilagoditi rotacijsko kretanje noža rotacijskom kretanju rotora generatora na koji je spojen.
- Multiplikator ili mjenjač: Pri normalnoj brzini vjetra (između 20-100 km / h), brzina rotora je mala, oko 10-40 okretaja u minuti (o / min); Da bi generirao električnu energiju, rotor generatora mora raditi pri 1.500 o / min, tako da gondola mora sadržavati sistem koji pretvara brzinu iz početne u konačnu vrijednost. To se postiže mehanizmom sličnim mjenjaču u automobilskom motoru, koji koristi skup više zupčanika za rotiranje pokretnog dijela generatora brzinom pogodnom za proizvodnju električne energije. Sadrži i kočnicu za zaustavljanje rotacije rotora pri vrlo jakom vjetru (više od 80-90 km / h), što može oštetiti bilo koju komponentu generatora.
- Generator: To je sklop rotora i statora koji generira električnu energiju, koja se putem kabela instaliranih u tornju koji podržava gondolu prenosi do podstanice, a zatim se dovodi u mrežu. Snaga generatora varira između 5 kW za srednju turbinu i 5 MW za najveću turbinu, iako već postoje turbine od 10 MW.
- Orijentacijski motor: Omogućava rotiranje komponenti radi postavljanja gondole u smjeru prevladavajućeg vjetra.
- Nosač za podršku: To je strukturni oslonac generatora. Što je veća snaga turbine, veća je dužina lopatica i, prema tome, veća visina na kojoj se mora nalaziti gondola. Ovo dodaje dodatnu složenost dizajnu tornja, koji mora podnijeti težinu agregata. Sečivo takođe mora imati visoku strukturnu krutost da izdrži jake vetrove bez loma.
- Vesla i anemometri: uređaji smješteni na stražnjoj strani gondola koji sadrže generatore; oni određuju smjer i mjere brzinu vjetra te djeluju na lopatice kako bi ih kočili kada brzina vjetra pređe prag. Iznad ovog praga postoji strukturni rizik za turbinu. Ovo je obično dizajn turbine tipa Savonious.
Nadam se da ćete s ovim podacima saznati više o vjetroturbini i njezinim karakteristikama.