Vertikale Windkraftanlage

Un vertikale Windkraftanlage u horizontal ist wie ein elektrischer Generator, der funktioniert Umwandlung der kinetischen Energie des Windes in mechanischer Energie und durch eine Windkraftanlage in elektrischer Energie.

Es gibt zwei Haupttypen von Windkraftanlage mit vertikaler und horizontaler Achse. Diejenigen mit einer vertikalen Achse zeichnen sich dadurch aus, dass sie den Orientierungsmechanismus nicht benötigen und der elektrische Generator auf dem Boden angeordnet werden kann. Andererseits werden diejenigen mit einer horizontalen Achse am häufigsten verwendet und ermöglichen die Abdeckung eines breiten Spektrums isolierter Anwendungen mit geringer Leistung bis hin zu Installationen in großen Windparks.

Wir werden uns mit den beiden wichtigsten befassen, wie den oben genannten Windkraftanlagen mit vertikaler und horizontaler Achse, und was sie sein würden neue Vorschläge, die versuchen, das Beste daraus zu machen zum Wind, um elektrische Energie zu erzeugen. Wir sind in ein paar Jahren, in denen die Technologie Fortschritte macht, und wir sehen jedes Mal neue Vorschläge, wie die propellerlosen Windturbinen des Vortex-Projekts oder den Windbaum, eine Art mechanischer Baum, der lautlos Energie erzeugt.

Was ist eine vertikale Windkraftanlage?

Eine Vertikalachsen-Windkraftanlage ist im Wesentlichen eine Windkraftanlage, bei der die Rotorwelle vertikal eingebaut ist und unabhängig von der Windrichtung Strom erzeugen kann. Der Vorteil dieser vertikalen Windkraftanlage ist, dass kann auch an windarmen Orten Strom erzeugen und städtische Gebiete, in denen Bauvorschriften generell die Installation von horizontalen Windkraftanlagen verbieten.

Wie erwähnt, Windkraftanlagen mit vertikaler oder vertikaler Achse kein Orientierungsmechanismus erforderlich und was wäre der elektrische Generator befindet sich auf dem Boden. Seine Die Energieerzeugung ist geringer und es hat einige kleine Nachteile, als müsste es motorisiert werden, um loszulegen.

Da drei Arten von vertikalen Windkraftanlagen ebenso wie Savonius, Giromill und Darrrieus.

Savonius-Typ

Dies ist gekennzeichnet durch Sein gebildet durch zwei Halbkreise horizontal in einer bestimmten Entfernung verschoben, durch die sich die Luft bewegt, so dass sie wenig Kraft entwickelt.

Gyromil

Es zeichnet sich durch eine Satz angebrachter vertikaler Klingen mit zwei Balken auf der vertikalen Achse und bietet einen Energieversorgungsbereich von 10 bis 20 kW.

Darrieus

Gebildet durch zwei oder drei bikonvexe Klingen verbunden Auf der vertikalen Achse unten und oben kann der Wind in einem weiten Geschwindigkeitsbereich ausgenutzt werden. Der Nachteil ist, dass sie sich nicht selbst einschalten und einen Savonius-Rotor benötigen.

Wie funktioniert eine Windkraftanlage mit vertikaler Achse?

Bei vertikalen Windkraftanlagen rotieren die Rotorblätter mit der Kraft, die den Wind antreibt. Vertikale Windkraftanlagen sind im Gegensatz zu horizontalen immer nach dem Wind ausgerichtet. Es spielt keine Rolle, welche Richtung sie haben, da sie auch bei niedrigen Windgeschwindigkeiten funktionieren können. Der Vorteil dieser vertikalen Windkraftanlagen ist, dass sie sind kleiner und leichter als die Turbinen, die die Horizontale haben. Da sie kleiner sind, erzeugen sie weniger Energie. Sie sind jedoch in der Lage, ein Haus zu heizen, alle Innen- und Außenlichter anzuschalten und die Batterie eines Elektroautos aufzuladen.

Windkraftanlagen mit horizontaler Achse

Die mit horizontaler Achse sind Am meisten genutzt und sie sind diejenigen, die wir in diesen großen Windparks finden können, in denen diese Art von Windkraftanlagen über 1 MW Leistung verwendet werden kann.

Es ist im Grunde eine Rotationsmaschine bei dem die Bewegung durch die kinetische Energie des Windes erzeugt wird, wenn er auf einen Rotor wirkt, der normalerweise drei Blätter hat. Die erzeugte Drehbewegung wird übertragen und mit einem Geschwindigkeitsmultiplikator an einen Generator multipliziert, der für die Erzeugung elektrischer Energie verantwortlich ist.

Alle diese Komponenten Sie stehen in einer Gondel Es wird auf einen Stützturm gestellt. Sie sind die konventionellen, die in bestimmten Regionen unseres Landes zu finden sind und einen anderen Horizont und eine andere Landschaft zeichnen, aber saubere und billige Energie bieten.

Jede Windkraftanlage hat ein Mikroprozessor, der für die Steuerung verantwortlich ist und regulieren seine Start-, Betriebs- und Stoppvariablen. Dadurch werden alle diese Informationen und Daten zum Kontrollzentrum der Installation übertragen. Jede dieser Windkraftanlagen verfügt an der Basis des Turms über einen Schrank mit allen elektrischen Komponenten (automatische Schalter, Stromwandler, Überspannungsschutz usw.), die den Transport der erzeugten elektrischen Energie zum Anschluss des Netzwerks oder des Verbrauchs erleichtern Punkte.

Die Energie einer Windkraftanlage hängt von der Kraft des Windes ab das geht durch den Rotor und ist direkt proportional zur Dichte der Luft, der von ihren Blättern überstrichenen Fläche und der Windgeschwindigkeit.

Der Betrieb einer Windkraftanlage zeichnet sich durch seine Leistungskurve aus Dies gibt den Bereich der Windgeschwindigkeiten an, in dem es betrieben werden kann, und die Leistung, die für jeden Fall benötigt wird.

Welche Windkraftanlage ist effizienter?

In puncto Energieeffizienz sind horizontale Windkraftanlagen die Gewinner. Und weil sie eine höhere Drehzahl erreichen können, benötigen sie ein Getriebe mit einem niedrigeren Übersetzungsverhältnis. Außerdem, weil der Bau dieser Windkraftanlagen recht hoch erfolgen muss erhöhte Windgeschwindigkeit wird verstärkt genutzt. In den oberen Schichten der Atmosphäre ist die Windgeschwindigkeit höher, da es keinerlei Hindernisse gibt.

Was sind die Nachteile von VAWT-Windenergieanlagen?

Zu den Nachteilen dieser Arten von Windkraftanlagen gehören:

• Die Anschaffungskosten für die Installation sind recht hoch.
• Wenn Sie in einem Gebiet müssen, in dem nicht ständig zu viel Wind weht, besteht die Möglichkeit, dass Energieeffizienz kann man nicht erreichen.
• Aufgrund der Lärmbelästigung kann es zu Problemen mit den Nachbarn kommen.
• Turbinen arbeiten in der Regel nur mit einer Leistung von etwa 30 %.

Nutzung von Windkraftanlagen und Geschichte

Die Nutzung der elektrischen Energie aus dem Wind wurde bereits bei Windrotoren in abgelegenen Häusern genutzt in ländlichen Gebieten in der Mitte des XNUMX. Jahrhunderts.

Aber derjenige, der in den 70er Jahren wirklich auf diese Technologie setzte, war Dänemark. Diese Tatsache erlaubte es diesem Land zu sein einer der führenden Hersteller dieser Art von Windkraftanlage, wie dies bei Vestas und Siemens Wind Power der Fall ist.

Bereits 2013 Windenergie produzierte das Äquivalent von 33% des gesamten Stromverbrauchs mit 39% im Jahr 2014. Jetzt ist es das Ziel Dänemarks, bis 50 2020% und bis 2035 84% zu erreichen.

Die Veränderung, die dieses Land hervorbrachte, war aufgrund hoher CO2-Emissionen In den späten 70er Jahren wurde erneuerbare Energie zur Hauptwahl für dieses Land. Dies führte zu einer Verringerung der Energieabhängigkeit von anderen Ländern und zu einer Verringerung der globalen Umweltverschmutzung.

Historisch war die Installation der erste Windkraftanlage, die 2 Mw erreichte. Das Kraftwerk hatte einen Röhrenturm und drei Schaufeln. Es wurde von Lehrern und Schülern der Tvind-Schule gebaut. Und das Merkwürdige an dieser Geschichte ist, dass diese "Amateure" an ihrem Tag vor der Amtseinführung verspottet wurden. Bis heute funktioniert diese Turbine und hat ein Design, das den modernsten Windturbinen sehr ähnlich ist.

Die Zukunft der Windkraftanlagen

Bis heute entstehen technologische Innovationen Anwendungen verbessern der Windenergie. Die größte installierte Turbine war 2015 die Vestas V164 für den Einsatz in Küstennähe.

Im Jahr 2014 mehr als 240.000 Windkraftanlagen Sie waren weltweit in Betrieb und produzierten 4% des weltweiten Stroms. Im Jahr 2014 lag die Gesamtkapazität bei 336 GW, wobei China, die USA, Deutschland, Spanien und Italien führend bei Installationen waren.

Und nicht nur in diesen Ländern wächst die Zahl der Windkraftanlagen mit vertikaler oder horizontaler Achse, sondern auch in vielen anderen Ländern Sie suchen nach einem Weg, um nachhaltiger zu sein Wie in Frankreich mit dem Eiffelturm, der dank einiger neu installierter Windkraftanlagen jetzt seine eigene Energie erzeugt und zu dem LED-Leuchten, Sonnenkollektoren und ein Regenwassersammelsystem hinzugefügt werden, um auf diese Weise saubere und billige Energie zu fördern.

Wir können auch neue Versuche in Form von nicht vergessen 157 Windkraftanlagen für 3 neue Windparks in Südafrika wird dies aus der Hand eines der größten Hersteller dieser Art von Technologie wie Siemens kommen. Sie werden zwischen den drei eine Leistung von 3 mW hinzufügen, und es wird erwartet, dass sie bis Anfang 140 installiert werden, um die nahe gelegenen Bevölkerungsgruppen dieses afrikanischen Landes mit Strom zu versorgen.

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Die Technologie schwimmender Windkraftanlagen

Wie wir in der sehen konnten Geschichte der WindenergieOffshore-Windenergie begann im Jahr 2009 zu expandieren Als die schwimmende Windkraftanlage Hywind in Norwegen zu einem Preis von fast 62 Millionen Dollar installiert wurde.

Japan hat nach der Atomkatastrophe von Fukushima entwickelte die Installation von 80 Meereswindkraftanlagen an der nahe gelegenen Küste bis 2020.

Vortex propellerlose Windkraftanlagen

Eine spanische Firma namens Deutecno hat schuf eine Windkraftanlage ohne bewegliche Teile der beim South Summit 2014 den ersten Preis in der Kategorie Energie gewann.

Diese propellerlosen Windkraftanlagen sind Sie würden dafür verantwortlich sein, diese riesigen Windkraftanlagen zu beseitigen die den Horizont ändern, wo immer sie installiert sind. Die Funktionalität wird ähnlich sein, jedoch mit erheblichen Kosteneinsparungen, abgesehen von der Tatsache, dass Wartung und Installation billiger sind.

Es muss auch eine geben Verringerung der Umweltbelastung Abgesehen davon wird das Geräusch eliminiert, das herkömmliche Windkraftanlagen erzeugen.

Ihre Technologie funktioniert so, dass Verformung durch Vibration Dies wird durch den Wind verursacht, wenn er in einem halbstarren vertikalen Zylinder in Resonanz gerät und im Boden verankert ist.

Der Hauptteil von Vortex, der der Zylinder ist, war aus piezoelektrischen Materialien und Glasfaser oder Kohlenstoff, und elektrische Energie wird durch die Verformung dieser Materialien erzeugt.

2016 wird das Jahr sein in dem die erste klingenlose Windmühleneinheit fertig ist.

Windbaum

Ein ziemlich innovatives Projekt ist der Wind Tree, der von NewWind entwickelt wird bestehend aus 72 künstlichen Blättern. Jede von ihnen ist eine vertikale Turbine mit einer konischen Form und einer kleinen Masse, die mit einer leichten Brise von 2 Metern pro Sekunde Energie erzeugen kann.

Dies ermöglicht es Ihnen Strom für 280 Tage erzeugen im Jahr und seine Gesamtproduktion beträgt 3.1 kW mit 72 laufenden Turbinen. Der Windbaum ist 11 Meter hoch und hat einen Durchmesser von 8 Metern. Er ist fast so groß wie ein echter Baum, sodass er perfekt in diesen städtischen Raum passt.

Un ganz besonderes Projekt und das bringt uns vor jene technologischen Fortschritte, die den Weg suchen, effizienter zu sein und in der Lage zu sein, genug Energie für das öffentliche Stromnetz oder als Extra für ein Gebäude bereitzustellen.

Teile einer Windkraftanlage

Windkraftanlagen als Ganzes Sie können bis zu 200 Meter hoch und 20 Tonnen schwer sein von Gewicht. Seine Struktur und Komponenten sind komplex und werden hergestellt, um die Stromerzeugung von einer Geschwindigkeit von XNUMX bis zum Maximum zu optimieren.

Zwischen den Komponenten und Teile einer Windkraftanlager wir haben:

Die Basis

Die Grundlagen für eine Windkraftanlage sollen sein gut an einer starken Basis befestigt. Zu diesem Zweck werden Windkraftanlagen mit horizontaler Achse mit einem unterirdischen Stahlbetonfundament gebaut, das sich an das Gelände anpasst, in dem sie sich befinden, und dabei hilft, Windlasten standzuhalten.

Der Turm

Der Turm ist der Teil der Windkraftanlage, der unterstützt das gesamte Gewicht und hält die Klingen vom Boden fern. Es besteht unten aus Stahlbeton und oben aus Stahl. Es ist normalerweise hohl, um den Zugang zur Gondel zu ermöglichen. Der Turm ist dafür verantwortlich, die Windkraftanlage so weit anzuheben, dass sie die maximal möglichen Windgeschwindigkeiten nutzen kann. Am Ende des Turms ist eine rotierende Gondel aus Stahl oder Glasfaser angebracht.

Blätter und Rotor

Die heutigen Turbinen bestehen aus drei Klingen, da es in der Kurve für mehr Glätte sorgt. Die Klingen bestehen aus einem Polyesterverbundwerkstoff mit einer Verstärkung aus Glas- oder Kohlenstofffasern. Diese Verbindungen verleihen den Schaufeln eine größere Beständigkeit. Die Blätter können bis zu 100 Meter lang sein und sind mit der Rotornabe verbunden. Dank dieser Nabe können die Blätter den Einfallswinkel der Blätter ändern, um den Wind auszunutzen.

Derzeit in Bezug auf die Rotoren sind horizontal und können Gelenke haben. Normalerweise befindet sich diese auf der Luvseite des Turms. Dies geschieht, um die zyklischen Belastungen der Schaufeln zu verringern, die auftreten, wenn sie sich in Lee-Richtung befinden. Wenn sich eine Schaufel hinter dem Turm befindet, ändert sich die Einfallsgeschwindigkeit erheblich.

Die Gondel

Es ist eine Kabine, die man so sagen könnte Es ist der Maschinenraum der Windkraftanlage. Die Gondel dreht sich um den Turm, um die Turbine dem Wind zugewandt zu positionieren. Die Gondel enthält das Getriebe, die Hauptwelle, die Steuerungssysteme, den Generator, die Bremsen und die Drehmechanismen.

Getriebe

Die Funktion des Getriebes ist zu Drehgeschwindigkeit einstellen von der Hauptwelle zu der vom Generator benötigten.

Generator

In heutigen Windkraftanlagen Es gibt drei Arten von Turbinen Diese variieren nur durch das Verhalten des Generators bei übermäßiger Windgeschwindigkeit, und es wird versucht, Überlastungen zu vermeiden.

Fast alle Turbinen verwenden eines dieser drei Systeme:

• Käfigläufer-Induktionsgenerator
• Zweiphasiger Induktionsgenerator
• Synchrongenerator

Bremssystem

Bremssystem Es ist ein Sicherheitssystem Es hat Scheiben, die in Not- oder Wartungssituationen helfen, die Mühle anzuhalten und Schäden an den Strukturen zu verhindern.

Das Steuersystem

Die Windmühle ist voll gesteuert und automatisiert durch das Steuerungssystem. Dieses System besteht aus Computern, die die Informationen verwalten, die von der Windfahne und dem auf der Gondel angeordneten Windmesser bereitgestellt werden. Auf diese Weise können Sie bei Kenntnis der Wetterbedingungen die Mühle und die Schaufeln besser ausrichten, um die Stromerzeugung mit dem wehenden Wind zu optimieren. Alle Informationen, die sie über den Status der Turbine erhalten, können remote an einen zentralen Server gesendet werden und haben alles unter Kontrolle. Für den Fall, dass Windgeschwindigkeiten oder Wetterbedingungen die Struktur der Windkraftanlage beschädigen können, können Sie mit dem Steuerungssystem die Situation schnell erkennen und das Bremssystem aktivieren, um Schäden zu vermeiden.

Dank all dieser Teile der Windkraftanlage können Sie erzeugen elektrische Energie aus dem Wind auf erneuerbare und umweltfreundliche Weise für die Umwelt.