Vertikální větrná turbína

Un vertikální větrná turbína u horizontální je jako elektrický generátor, který funguje převod kinetické energie větru v mechanické energii a prostřednictvím větrné turbíny v elektrické energii.

Existují dva hlavní typy vertikální a horizontální osa větrné turbíny. Ti se svislou osou vynikají tím, že nepotřebují orientační mechanismus a jaký je elektrický generátor, mohou být uspořádáni na zemi. Na druhou stranu, ty s horizontální osou jsou nejpoužívanější a umožňují pokrýt širokou škálu izolovaných aplikací malého výkonu až po instalace ve velkých větrných farmách.

Budeme se ponořit do dvou hlavních, jako jsou výše zmíněné větrné turbíny se svislou a vodorovnou osou, a co by to bylo nové návrhy, které se snaží z toho vytěžit maximum do větru k výrobě elektrické energie. Jsme za pár let, kdy technologie postupují a vidíme pokaždé nové návrhy, jako jsou větrné turbíny bez vrtule projektu Vortex nebo Wind Tree, jakýsi mechanický strom, který generuje energii tiše.

Co je vertikální větrná turbína?

Větrná turbína se svislou osou je v podstatě větrná turbína, ve které je hřídel rotoru instalována ve svislé poloze a může generovat elektřinu bez ohledu na to, ze kterého směru vítr přichází. Výhodou tohoto typu vertikální větrné turbíny je to může vyrábět elektřinu i na místech se slabým větrem a městské oblasti, kde stavební předpisy obecně zakazují instalaci horizontálních větrných turbín.

Jak již bylo zmíněno, vertikální nebo vertikální osy větrných turbín není třeba orientačního mechanismu a jaký by byl elektrický generátor, najdete na zemi. Jeho produkce energie je nižší a má několik drobných znevýhodnění, jako je třeba motorizovat, aby bylo možné začít.

Tam tři typy vertikálních větrných turbín stejně jako Savonius, Giromill a Darrrieus.

Savoniusův typ

To se vyznačuje tím, že je tvořené dvěma půlkruhy vodorovně posunut v určité vzdálenosti, kterou prochází vzduch, takže vyvíjí malou sílu.

gyromil

Vyniká tím, že má sada připojených svislých nožů se dvěma pruhy na svislé ose a nabízí rozsah dodávky energie od 10 do 20 Kw.

Darrieusi

Tvořil spojeny dvěma nebo třemi bikonvexními čepelemi na svislou osu dole a nahoře, umožňuje využívat vítr v širokém pásmu rychlosti. Nevýhodou je, že se nezapínají samy a potřebují rotor Savonius.

Jak funguje větrná turbína se svislou osou?

Ve vertikálních větrných turbínách se lopatky otáčejí silou, která vítr pohání. Vertikální větrné turbíny jsou na rozdíl od horizontálních vždy vyrovnány s větrem. Nezáleží na tom, který je stejný směr, protože mohou pracovat, i když vítr fouká nízkou rychlostí. Výhodou těchto vertikálních větrných turbín je to jsou menší a lehčí než turbíny, které mají horizontálu. Jsou menší a generují méně energie. Jsou však schopni vytápět dům, rozsvítit všechna vnitřní a vnější světla a dobít baterii elektromobilu.

Horizontální osy větrných turbín

Ti s vodorovnou osou jsou Nejpoužívanější a to jsou ty, které můžeme najít v těch velkých větrných farmách, kde lze tento typ větrných turbín použít nad 1 MW energie.

Je to v podstatě rotační stroj ve kterém je pohyb produkován kinetickou energií větru, když působí na rotor, který má obvykle tři lopatky. Vyrobený rotační pohyb se přenáší a znásobuje pomocí multiplikátoru rychlosti do generátoru, který je zodpovědný za výrobu elektrické energie.

Všechny tyto komponenty stojí na gondole Je umístěn na nosné věži. Jsou to ty konvenční, které lze nalézt v určitých oblastech naší země, které kreslí jiný horizont a krajinu, ale nabízejí čistou a levnou energii.

Každá větrná turbína má mikroprocesor, který je zodpovědný za řízení a regulovat jeho spouštěcí, provozní a vypínací proměnné. Tím se všechny tyto informace a data přenesou do řídicího centra instalace. Každá z těchto větrných turbín obsahuje ve spodní části věže skříň se všemi elektrickými součástmi (automatické spínače, transformátory proudu, přepěťové ochrany atd.), Které usnadňují přenos generované elektrické energie až do připojení k síti nebo ke spotřebě bodů.

Energie získaná z větrné turbíny závisí na síle větru který prochází rotorem a je přímo úměrný hustotě vzduchu, oblasti zametané lopatkami a rychlosti větru.

Provoz větrné turbíny se vyznačuje svou výkonovou křivkou který udává rozsah rychlostí větru, ve kterém jej lze provozovat, a výkon potřebný pro každý případ.

Jaký typ větrné turbíny je účinnější?

Pokud jde o energetickou účinnost, hru vyhrávají horizontální větrné turbíny. A je to tak, že jsou schopni dosáhnout vyšší rychlosti otáčení, takže potřebují převodovku s nižším poměrem otáčení. Navíc proto, že konstrukce těchto větrných turbín musí být provedena poměrně vysoko ve větší míře se používá zvýšená rychlost větru. V horních vrstvách atmosféry je rychlost větru vyšší, protože nemá žádný typ překážky.

Jaké jsou nevýhody větrných turbín VAWT?

Mezi nevýhody těchto typů větrných turbín patří:

• Počáteční náklady na instalaci jsou poměrně vysoké.
• Pokud musíte v oblasti, kde není neustále příliš mnoho větru, je velká šance energetickou účinnost nelze odstranit.
• Můžete mít problémy se sousedy kvůli problému s hlukem.
• Turbíny obvykle pracují pouze s kapacitou přibližně 30%.

Využití větrných turbín a historie

Použití elektrické energie z větru již bylo použito u větrných rotorů v izolovaných domech ve venkovských oblastech v polovině XNUMX. století.

Ale ten, kdo v 70. letech skutečně vsadil na tuto technologii, bylo Dánsko. Tato skutečnost umožnila této zemi být jeden z předních výrobců tohoto typu větrné turbíny, jak je tomu u společností Vestas a Siemens Wind Power.

Již v roce 2013 větrná energie produkoval ekvivalent 33% z celkové spotřeby elektřiny, s 39% v roce 2014. Nyní je cílem Dánska dosáhnout 50% do roku 2020 a do roku 2035 84%.

Změna, kterou tato země přinesla, byla kvůli vysokým emisím CO2 na konci 70. let se tak obnovitelná energie stala hlavní volbou pro tuto zemi. To vedlo ke snížení energetické závislosti na ostatních zemích a ke snížení globálního znečištění.

Historická byla instalace v Dánsku první větrná turbína, která dosáhla 2 Mw. Elektrárna měla trubkovou věž a tři lopatky. Postavili ho učitelé a studenti školy Tvind. A vtipné na tomto příběhu je, že tito „amatéři“ byli ve své době před inaugurací zesměšňováni. Dodnes tato turbína stále funguje a má konstrukci velmi podobnou nejmodernějším větrným turbínám.

Budoucnost větrných turbín

Dodnes se technologické inovace objevují vylepšit aplikace větrné energie. V roce 2015 byla největší instalovanou turbínou Vestas V164 pro použití v blízkosti pobřeží.

V roce 2014 více než 240.000 XNUMX větrných turbín fungovali ve světě a vyráběli 4% světové elektřiny. V roce 2014 celková kapacita překročila 336 Gw, přičemž v čele instalací byla Čína, USA, Německo, Španělsko a Itálie.

A nejen v těchto zemích roste populace větrných turbín se svislou nebo vodorovnou osou, ale také mnoho dalších hledají způsob, jak být udržitelnější jak se to ve Francii děje s Eiffelovou věží, která nyní vyrábí vlastní energii díky některým nově instalovaným větrným turbínám a ke kterým budou přidána LED světla, solární panely a systém sběru dešťové vody na podporu čisté a levné energie.

Rovněž nemůžeme zapomenout na nové pokusy v podobě 157 větrných turbín pro 3 nové větrné farmy v Jižní Africe, které budou pocházet z rukou jednoho z největších výrobců tohoto typu technologií, jako je Siemens. Přidají mezi 3 kapacitu 140 mW a očekává se, že budou instalovány začátkem roku 2016, aby poskytovaly elektřinu blízkým obyvatelům této africké země.

Související článek:

Vše, co potřebujete vědět o větrných turbínách

Technologie plovoucích větrných turbín

Jak jsme mohli vidět v historie větrné energiepobřežní vítr začala expandovat v roce 2009 když byla v Norsku instalována plovoucí větrná turbína Hywind za cenu téměř 62 milionů dolarů.

Japonsko po jaderné katastrofě ve Fukušimě ano vymyslel instalaci 80 námořní větrné turbíny na nedalekém pobřeží do roku 2020.

Vortexové vrtulové větrné turbíny

Španělská společnost s názvem Deutecno má vytvořil větrnou turbínu bez pohyblivých částí který získal první cenu v kategorii Energie na Jižním summitu 2014.

Tyto větrné turbíny bez vrtule jsou by měl na starosti eliminaci těch obrovských větrných turbín které upravují horizont kdekoli jsou nainstalovány. Jeho funkčnost bude podobná, ale s poměrně výraznými úsporami nákladů, kromě skutečnosti, že jeho údržba a instalace jsou levnější.

Musí také existovat a snížení dopadu na životní prostředí kromě toho eliminuje hluk, který generují tradiční větrné turbíny.

Jejich technologie funguje tak, že používá deformaci způsobenou vibracemi který je způsoben větrem při vstupu do rezonance v polotuhém svislém válci a ukotven v zemi.

Hlavní část Vortexu, kterou je válec, byla z piezoelektrických materiálů a sklolaminát nebo uhlík a elektrická energie je generována deformací těchto materiálů.

Rok 2016 bude rokem ve kterém je připravena první jednotka bezlopatkového větrného mlýna.

Větrný strom

Poměrně inovativním projektem je Wind Tree, který vyvíjí NewWind a to je složené ze 72 umělých listů. Každá z nich je vertikální turbína s kónickým tvarem a má malou hmotu, která může generovat energii s lehkým vánkem 2 metry za sekundu.

To vám umožňuje generovat energii po dobu 280 dnů v roce a jeho celková produkce je 3.1 kW při provozu 72 turbín. Větrný strom s výškou 11 metrů a průměrem 8 metrů se blíží velikosti skutečného stromu, takže se perfektně vejde do tohoto městského prostoru.

Un docela konkrétní projekt a to nás staví před ty technologické pokroky, které hledají cestu, jak být efektivnější a schopni poskytnout dostatek energie do veřejné elektrické sítě nebo jako doplněk budovy.

Části větrné turbíny

Větrné turbíny jako celek mohou měřit až 200 metrů na výšku a 20 tun hmotnosti. Jeho struktura a komponenty jsou složité a jsou vyráběny za účelem optimalizace výroby energie z rychlosti XNUMX na maximum.

Mezi komponenty a části větrné turbínyr máme:

La základna

Základy větrné turbíny mají být dobře připevněný k silné základně. Za tímto účelem jsou větrné turbíny s vodorovnou osou postaveny s podzemním železobetonovým základem, který se přizpůsobuje terénu, ve kterém je umístěn, a pomáhá snášet zatížení větrem.

Věž

Věž je součástí větrné turbíny nese veškerou váhu a udržuje nože nad zemí. Je postaven ze železobetonu na spodní straně a oceli nahoře. Normálně je dutý, aby umožňoval přístup ke gondole. Věž má na starosti dostatečné zvedání větrné turbíny, aby mohla využívat maximální možné rychlosti větru. Na konec věže je připevněna rotující gondola z oceli nebo ze skleněných vláken.

Lopatky a rotor

Dnešní turbíny jsou tvořeny tři čepele, protože poskytuje větší plynulost v zatáčce. Čepele jsou vyrobeny z polyesterového kompozitního materiálu s výztuží ze skleněných nebo uhlíkových vláken. Tyto sloučeniny dodávají čepelím větší odolnost. Lopatky mohou být dlouhé až 100 metrů a jsou připojeny k náboji rotoru. Díky tomuto náboji mohou lopatky měnit úhel dopadu lopatek a využívat tak vítr.

Pokud jde o rotory, v současnosti jsou vodorovné a mohou mít klouby. Normálně se nachází na návětrné straně věže. To se provádí za účelem snížení cyklického zatížení lopatek, které se objeví, pokud je umístěno v závětří od ní, protože pokud je lopatka umístěna za brázdí věže, dopadající rychlost se výrazně změní.

Gondola

Dalo by se říci, že jde o skříň Je to strojovna větrné turbíny. Gondola se otáčí kolem věže a nastavuje turbínu proti větru. Gondola obsahuje převodovku, hlavní hřídel, řídicí systémy, generátor, brzdy a otočné mechanismy.

Převodovka

Funkce převodovky je upravte rychlost otáčení z hlavní hřídele na tu, kterou potřebuje generátor.

Generátor

V dnešních větrných turbínách existují tři typy turbín které se liší pouze chováním generátoru, když je v podmínkách nadměrné rychlosti větru a jsou učiněny pokusy vyhnout se přetížení.

Téměř všechny turbíny používají jeden z těchto 3 systémů:

• Indukční generátor veverkové klece
• Dvoufázový indukční generátor
• Synchronní generátor

Přerušovací systém

Brzdový systém je to bezpečnostní systém Má disky, které pomáhají v nouzových situacích nebo při údržbě zastavit mlýn a zabránit poškození konstrukcí.

Řídicí systém

Větrný mlýn je plně řízen a automatizován řídicím systémem. Tento systém se skládá z počítačů, které spravují informace poskytované větrnou lopatkou a anemometrem umístěným na gondole. Tímto způsobem, při znalosti povětrnostních podmínek, lze mlýn a lopatky lépe orientovat, aby se optimalizovala výroba energie s foukajícím větrem. Všechny informace, které dostávají o stavu turbíny, lze odeslat vzdáleně na centrální server a mít vše pod kontrolou. V případě, že by rychlost větru nebo povětrnostní podmínky mohly poškodit konstrukci větrné turbíny, můžete pomocí řídicího systému rychle zjistit situaci a aktivovat brzdový systém, abyste předešli poškození.

Díky všem těmto částem větrné turbíny můžete generovat elektrickou energii z větru obnovitelným a neznečišťujícím způsobem pro životní prostředí.