Η αιολική ενέργεια είναι μία από τις σημαντικότερες στον κόσμο των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Επομένως, πρέπει να γνωρίζουμε καλά ποια είναι η λειτουργία του. ο ανεμογεννήτρια Είναι ένα από τα θεμελιώδη στοιχεία αυτού του τύπου ενέργειας. Έχει αρκετά πλήρη λειτουργία και υπάρχουν διαφορετικοί τύποι στροβίλων ανάλογα με το αιολικό πάρκο που βρισκόμαστε.
Σε αυτό το άρθρο θα σας πούμε όλα όσα πρέπει να γνωρίζετε για την ανεμογεννήτρια, τα χαρακτηριστικά της και τον τρόπο λειτουργίας της.
Τι είναι ανεμογεννήτρια
Η ανεμογεννήτρια είναι μια μηχανική συσκευή που μετατρέπει την αιολική ενέργεια σε ηλεκτρική. Σχεδιάζονται ανεμογεννήτριες να μετατρέψει την κινητική ενέργεια του ανέμου σε μηχανική ενέργεια, η οποία είναι η κίνηση του άξονα. Στη συνέχεια, στη γεννήτρια στροβίλων, αυτή η μηχανική ενέργεια μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια. Η ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται μπορεί να αποθηκευτεί σε μπαταρία ή να χρησιμοποιηθεί απευθείας.
Υπάρχουν τρεις βασικοί νόμοι της φυσικής που διέπουν τη διαθέσιμη ενέργεια του ανέμου. Ο πρώτος νόμος αναφέρει ότι η ενέργεια που παράγει η τουρμπίνα είναι ανάλογη με το τετράγωνο της ταχύτητας του ανέμου. Ο δεύτερος νόμος δηλώνει ότι η διαθέσιμη ενέργεια είναι ανάλογη με τη σαρωμένη περιοχή της λεπίδας. Η ενέργεια είναι ανάλογη με το τετράγωνο του μήκους της λεπίδας. Ο τρίτος νόμος ορίζει ότι η μέγιστη θεωρητική απόδοση μιας ανεμογεννήτριας είναι 59%.
Σε αντίθεση με τους παλιούς ανεμόμυλους της Castilla La Mancha ή των Κάτω Χωρών, σε αυτούς τους ανεμόμυλους ο άνεμος ωθεί τις λεπίδες να περιστρέφονται και οι σύγχρονες ανεμογεννήτριες χρησιμοποιούν πιο περίπλοκες αεροδυναμικές αρχές για να καταγράψουν την αιολική ενέργεια πιο αποτελεσματικά. Στην πραγματικότητα, ο λόγος για τον οποίο μια ανεμογεννήτρια κινεί τις λεπίδες της είναι παρόμοιος με τον λόγο που ένα αεροπλάνο παραμένει στον αέρα και οφείλεται σε φυσικό φαινόμενο.
Στις ανεμογεννήτριες, δημιουργούνται δύο τύποι αεροδυναμικών δυνάμεων στις λεπίδες του ρότορα: η μία ονομάζεται ώθηση, η οποία είναι κάθετη προς την κατεύθυνση της ροής του ανέμου και η άλλη ονομάζεται αντίσταση, η οποία είναι παράλληλη με την κατεύθυνση της ροής του αέρα και του αέρα.
Ο σχεδιασμός των πτερυγίων του στροβίλου μοιάζει πολύ με αυτόν του φτερού ενός αεροπλάνου και συμπεριφέρεται σαν τον τελευταίο σε συνθήκες ανέμου. Σε μια πτέρυγα αεροπλάνου, η μία επιφάνεια είναι πολύ στρογγυλή, ενώ η άλλη είναι σχετικά επίπεδη. Όταν ο αέρας κυκλοφορεί μέσω των λεπίδων μύλου αυτού του σχεδιασμού, η ροή του αέρα μέσω της λείας επιφάνειας είναι πιο αργή από τη ροή του αέρα μέσω της στρογγυλής επιφάνειας. Αυτή η διαφορά ταχύτητας με τη σειρά της θα παράγει διαφορά πίεσης, η οποία είναι καλύτερη σε λεία επιφάνεια παρά σε στρογγυλή επιφάνεια.
Το τελικό αποτέλεσμα είναι μια δύναμη που δρα στην λεία επιφάνεια του πτερυγίου ώθησης. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται "φαινόμενο Venturi", το οποίο αποτελεί μέρος του λόγου για το φαινόμενο "lift", το οποίο με τη σειρά του, εξηγεί γιατί το αεροσκάφος παραμένει στον αέρα.
Εσωτερικό των ανεμογεννητριών
Οι λεπίδες μιας ανεμογεννήτριας χρησιμοποιούν επίσης αυτούς τους μηχανισμούς για να προκαλέσουν περιστροφική κίνηση γύρω από τον άξονά τους. Ο σχεδιασμός του τμήματος λεπίδας διευκολύνει την περιστροφή με τον πιο αποτελεσματικό τρόπο. Μέσα στη γεννήτρια λαμβάνει χώρα η διαδικασία μετατροπής της περιστροφικής ενέργειας της λεπίδας σε ηλεκτρική ενέργεια με το νόμο του FaradayΤο Πρέπει να περιλαμβάνει έναν ρότορα που περιστρέφεται υπό την επίδραση του ανέμου, συνδέεται με εναλλάκτη και μετατρέπει την περιστρεφόμενη μηχανική ενέργεια σε ηλεκτρική.
Στοιχεία μιας ανεμογεννήτριας
Οι συναρτήσεις που εφαρμόζονται από κάθε στοιχείο είναι οι ακόλουθες:
- Στροφείο: Συλλέγει την αιολική ενέργεια και τη μετατρέπει σε περιστρεφόμενη μηχανική ενέργεια. Ακόμη και σε συνθήκες πολύ χαμηλής ταχύτητας ανέμου, ο σχεδιασμός του είναι κρίσιμος για την στροφή. Από το προηγούμενο σημείο φαίνεται ότι ο σχεδιασμός του τμήματος λεπίδας είναι το κλειδί για τη διασφάλιση της περιστροφής του ρότορα.
- Σύστημα σύζευξης ή υποστήριξης στροβίλων: προσαρμόστε την περιστροφική κίνηση της λεπίδας στην περιστροφική κίνηση του ρότορα της γεννήτριας με την οποία συνδέεται.
- Πολλαπλασιαστής ή κιβώτιο ταχυτήτων: Σε κανονικές ταχύτητες ανέμου (μεταξύ 20-100 km / h), η ταχύτητα του ρότορα είναι χαμηλή, περίπου 10-40 περιστροφές ανά λεπτό (rpm). Για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, ο ρότορας της γεννήτριας πρέπει να λειτουργεί στις 1.500 σ.α.λ., οπότε το πτερύγιο πρέπει να περιέχει ένα σύστημα που μετατρέπει την ταχύτητα από την αρχική τιμή στην τελική τιμή. Αυτό επιτυγχάνεται με έναν μηχανισμό παρόμοιο με το κιβώτιο ταχυτήτων σε έναν κινητήρα αυτοκινήτου, ο οποίος χρησιμοποιεί ένα σύνολο πολλαπλών σχέσεων για να περιστρέψει το κινούμενο τμήμα της γεννήτριας με ταχύτητα κατάλληλη για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Περιέχει επίσης ένα φρένο για να σταματήσει την περιστροφή του ρότορα όταν ο άνεμος είναι πολύ δυνατός (πάνω από 80-90 km / h), το οποίο μπορεί να βλάψει οποιοδήποτε εξάρτημα της γεννήτριας.
- Γεννήτρια: Πρόκειται για ένα συγκρότημα ρότορα-στάτορα που παράγει ηλεκτρική ενέργεια, η οποία μεταδίδεται στον υποσταθμό μέσω καλωδίων που είναι εγκατεστημένα στον πύργο και υποστηρίζει το νάσελ και στη συνέχεια τροφοδοτείται στο δίκτυο. Η ισχύς της γεννήτριας κυμαίνεται μεταξύ 5 kW για τον μεσαίο στρόβιλο και 5 MW για τη μεγαλύτερη τουρμπίνα, αν και υπάρχουν ήδη 10 MW στροβίλοι.
- Κινητήρας προσανατολισμού: Επιτρέπει στα εξαρτήματα να περιστρέφονται για να τοποθετήσουν το πτερύγιο στην κατεύθυνση του κυρίαρχου ανέμου.
- Υποστήριξη ιστού: Είναι η δομική υποστήριξη της γεννήτριας. Όσο μεγαλύτερη είναι η ισχύς του στροβίλου, τόσο μεγαλύτερο είναι το μήκος των λεπίδων και, ως εκ τούτου, τόσο μεγαλύτερο είναι το ύψος στο οποίο πρέπει να βρίσκεται το νάσελ. Αυτό προσθέτει επιπλέον πολυπλοκότητα στον σχεδιασμό του πύργου, ο οποίος πρέπει να υποστηρίζει το βάρος του σετ γεννήτριας. Η λεπίδα πρέπει επίσης να έχει υψηλή δομική ακαμψία για να αντέχει στους δυνατούς ανέμους χωρίς να σπάει.
- Κουπιά και ανεμόμετρα: συσκευές που βρίσκονται στο πίσω μέρος των γόνδολων και περιέχουν γεννήτριες. καθορίζουν την κατεύθυνση και μετρούν την ταχύτητα του ανέμου και ενεργούν στις λεπίδες για να τις φρενάρουν όταν η ταχύτητα του ανέμου υπερβεί ένα κατώφλι. Πάνω από αυτό το όριο, υπάρχει διαρθρωτικός κίνδυνος της τουρμπίνας. Αυτός είναι συνήθως ένας σχεδιασμός τύπου Savonious τουρμπίνας.
Ελπίζω ότι με αυτές τις πληροφορίες μπορείτε να μάθετε περισσότερα για την ανεμογεννήτρια και τα χαρακτηριστικά της.