Větrná energie je jednou z nejdůležitějších ve světě obnovitelné energie. Proto musíme dobře vědět, jaký je jeho provoz. The větrná turbína Je to jeden ze základních prvků tohoto druhu energie. Má docela kompletní provoz a existují různé typy turbín v závislosti na větrné farmě, kde se nacházíme.
V tomto článku vám řekneme vše, co potřebujete vědět o větrné turbíně, jejích charakteristikách a jak funguje.
Co je větrná turbína
Větrná turbína je mechanické zařízení, které přeměňuje větrnou energii na elektrickou energii. Větrné turbíny jsou navrženy přeměnit kinetickou energii větru na mechanickou energii, což je pohyb osy. Poté se v generátoru turbíny tato mechanická energie přemění na elektrickou energii. Vyrobená elektřina může být uložena v baterii nebo přímo použita.
Existují tři základní fyzikální zákony, které řídí dostupnou energii větru. První zákon uvádí, že energie vyrobená turbínou je úměrná druhé mocnině rychlosti větru. Druhý zákon uvádí, že dostupná energie je úměrná zametané oblasti čepele. Energie je úměrná druhé mocnině délky čepele. Třetí zákon stanoví, že maximální teoretická účinnost větrné turbíny je 59%.
Na rozdíl od starých větrných mlýnů v Castilla La Mancha nebo v Nizozemsku vítr v těchto větrných mlýnech tlačí lopatky k otáčení a moderní větrné turbíny využívají složitější aerodynamické principy k efektivnějšímu zachycování větrné energie. Důvod, proč větrná turbína pohybuje lopatkami, je ve skutečnosti podobný důvodu, proč letadlo zůstává ve vzduchu, a je to způsobeno fyzikálním jevem.
U větrných turbín se v lopatkách rotoru generují dva typy aerodynamických sil: jeden se nazývá tah, který je kolmý na směr proudění větru, a druhý se nazývá odpor, který je rovnoběžný se směrem proudění větru. Vzduch.
Konstrukce lopatek turbíny je velmi podobná křídlu letadla a chová se jako druhá ve větrných podmínkách. Na křídle letadla je jeden povrch velmi kulatý, zatímco druhý je relativně plochý. Když vzduch cirkuluje přes mlýnské lopatky této konstrukce, proudění vzduchu přes hladký povrch je pomalejší než proudění vzduchu přes kulatý povrch. Tento rozdíl rychlostí zase vytvoří tlakový rozdíl, který je lepší na hladkém povrchu než na kulatém povrchu.
Konečným výsledkem je síla působící na hladký povrch křídla rakety. Tento jev se nazývá „Venturiho efekt“, což je součástí důvodu fenoménu „výtahu“, který zase vysvětluje, proč letadlo zůstává ve vzduchu.
Interiér větrných generátorů
Lopatky větrné turbíny také používají tyto mechanismy k vyvolání rotačního pohybu kolem své osy. Konstrukce čepele usnadňuje otáčení tím nejefektivnějším způsobem. Uvnitř generátoru probíhá proces přeměny rotační energie lopatky na elektrickou energii podle Faradayova zákona. Musí obsahovat rotor, který se otáčí pod vlivem větru, spojený s alternátorem a převádí rotující mechanickou energii na elektrickou energii.
Prvky větrné turbíny
Funkce implementované každým prvkem jsou následující:
- Rotor: Shromažďuje větrnou energii a přeměňuje ji na rotující mechanickou energii. I při velmi nízké rychlosti větru je jeho konstrukce pro zatáčení zásadní. Z předchozího bodu je vidět, že konstrukce sekce lopatek je klíčem k zajištění rotace rotoru.
- Turbínová spojka nebo podpůrný systém: přizpůsobte rotační pohyb lopatky rotačnímu pohybu rotoru generátoru, ke kterému je připojen.
- Násobič nebo převodovka: Při normální rychlosti větru (mezi 20-100 km / h) jsou otáčky rotoru nízké, kolem 10-40 otáček za minutu (ot / min); K výrobě elektřiny musí rotor generátoru pracovat při 1.500 80 otáčkách za minutu, takže gondola musí obsahovat systém, který převádí rychlost z počáteční hodnoty na konečnou hodnotu. Toho je dosaženo mechanismem podobným převodovce v automobilovém motoru, který používá sadu více převodových stupňů k otáčení pohyblivé části generátoru rychlostí vhodnou pro výrobu elektřiny. Obsahuje také brzdu, která zastaví otáčení rotoru při velmi silném větru (více než 90-XNUMX km / h), což může poškodit jakoukoli součást generátoru.
- Generátor: Jedná se o sestavu rotor-stator, která generuje elektrickou energii, která je přenášena do rozvodny kabely instalovanými ve věži, která podporuje gondolu, a poté je přiváděna do sítě. Výkon generátoru se pohybuje mezi 5 kW pro střední turbínu a 5 MW pro největší turbínu, ačkoli již existuje 10 MW turbin.
- Orientační motor: Umožňuje otáčení součástí a umístění gondoly ve směru převládajícího větru.
- Podpěrný stožár: Je to strukturální podpora generátoru. Čím větší je výkon turbíny, tím větší je délka lopatek, a tedy také větší výška, ve které musí být gondola umístěna. To dodává konstrukci věže další složitost, která musí podporovat hmotnost generátorové sady. Čepel musí mít také vysokou strukturální tuhost, aby odolala silnému větru, aniž by se zlomila.
- Pádla a anemometry: zařízení umístěná v zadní části gondol, která obsahují generátory; určují směr a měří rychlost větru a působí na lopatky, aby je zabrzdily, když rychlost větru překročí prahovou hodnotu. Nad touto prahovou hodnotou existuje strukturální riziko turbíny. Obvykle se jedná o typ Savonious turbíny.
Doufám, že s těmito informacemi se můžete dozvědět více o větrné turbíně a jejích charakteristikách.