Κάθετη ανεμογεννήτρια

Un κάθετη ανεμογεννήτρια u οριζόντια είναι σαν μια ηλεκτρική γεννήτρια που λειτουργεί μετατροπή της κινητικής ενέργειας του ανέμου στη μηχανική ενέργεια και μέσω μιας ανεμογεννήτριας σε ηλεκτρική ενέργεια.

Υπάρχουν δύο βασικοί τύποι ανεμογεννήτρια κάθετου και οριζόντιου άξονα. Εκείνοι με κατακόρυφο άξονα ξεχωρίζουν επειδή δεν χρειάζονται τον μηχανισμό προσανατολισμού και ποια είναι η ηλεκτρική γεννήτρια μπορούν να τοποθετηθούν στο έδαφος. Από την άλλη πλευρά, αυτές που έχουν έναν οριζόντιο άξονα είναι οι πιο χρησιμοποιούμενες και επιτρέπουν την κάλυψη ενός ευρέος φάσματος μεμονωμένων εφαρμογών μικρής ισχύος έως εγκαταστάσεις σε μεγάλα αιολικά πάρκα.

Πρόκειται να ερευνήσουμε τις δύο κύριες, όπως οι ανεμογεννήτριες κάθετου και οριζόντιου άξονα, και τι θα ήταν νέες προτάσεις που προσπαθούν να αξιοποιήσουν στο έπακρο στον άνεμο για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Βρισκόμαστε σε λίγα χρόνια όπου η τεχνολογία εξελίσσεται και βλέπουμε νέες προτάσεις κάθε φορά, όπως οι ανεμογεννήτριες χωρίς προπέλα του έργου Vortex ή το Wind Tree, ένα είδος μηχανικού δέντρου που παράγει σιωπηλά ενέργεια.

Τι είναι η κάθετη ανεμογεννήτρια;

Μια ανεμογεννήτρια κάθετου άξονα είναι ουσιαστικά μια ανεμογεννήτρια στην οποία ο άξονας του ρότορα είναι εγκατεστημένος σε κατακόρυφη θέση και μπορεί να παράγει ηλεκτρική ενέργεια ανεξάρτητα από την κατεύθυνση από την οποία προέρχεται ο άνεμος. Το πλεονέκτημα αυτού του τύπου κάθετης ανεμογεννήτριας είναι ότι μπορεί να παράγει ηλεκτρισμό ακόμη και σε μέρη με λίγο άνεμο και αστικές περιοχές όπου οι οικοδομικοί κανονισμοί απαγορεύουν γενικά την εγκατάσταση οριζόντιων ανεμογεννητριών.

Όπως αναφέρθηκε, ανεμογεννήτριες κάθετου ή κατακόρυφου άξονα δεν χρειάζεται μηχανισμός προσανατολισμού και ποια θα ήταν η ηλεκτρική γεννήτρια βρίσκεται στο έδαφος. Του η παραγωγή ενέργειας είναι χαμηλότερη και έχει μερικά μικρά μειονεκτήματα όπως πρέπει να είναι μηχανοκίνητο για να ξεκινήσει.

εκεί τρεις τύποι κάθετων ανεμογεννητριών όπως και ο Σαβωνίος, ο Giromill και ο Darrrieus.

Τύπος Savonius

Αυτό χαρακτηρίζεται από το να είσαι σχηματίζεται από δύο ημικύκλια μετατοπίζεται οριζόντια σε μια ορισμένη απόσταση, μέσω της οποίας ταξιδεύει ο αέρας, οπότε αναπτύσσει μικρή ισχύ.

Γκιρομίλ

Ξεχωρίζει για το ότι έχει σύνολο συνδεδεμένων κάθετων λεπίδων με δύο ράβδους στον κατακόρυφο άξονα και προσφέρει εύρος παροχής ενέργειας από 10 έως 20 Kw.

Ντάριος

Σχηματίστηκε με δύο ή τρεις αμφίκυρτες λεπίδες ενώθηκαν στον κατακόρυφο άξονα στο κάτω μέρος και στην κορυφή, επιτρέπει να εκμεταλλευτείτε τον άνεμο σε μια ευρεία ζώνη ταχύτητας. Το μειονέκτημα είναι ότι δεν ενεργοποιούνται από μόνα τους και χρειάζονται ένα ρότορα Savonius.

Πώς λειτουργεί μια ανεμογεννήτρια κάθετου άξονα;

Στις κάθετες ανεμογεννήτριες, οι λεπίδες περιστρέφονται με τη δύναμη που οδηγεί τον άνεμο. Οι κάθετες ανεμογεννήτριες, σε αντίθεση με τις οριζόντιες, είναι πάντα ευθυγραμμισμένες με τον άνεμο. Δεν έχει σημασία ποια είναι η κατεύθυνση του ίδιου αφού μπορούν να λειτουργήσουν ακόμα και όταν ο άνεμος φυσά χαμηλές ταχύτητες. Το πλεονέκτημα αυτών των κάθετων ανεμογεννητριών είναι ότι Είναι μικρότερα και ελαφρύτερα από τους στροβίλους που έχουν την οριζόντια. Όντας μικρότεροι, παράγουν λιγότερη ενέργεια. Ωστόσο, είναι σε θέση να θερμαίνουν ένα σπίτι, έχοντας όλα τα εσωτερικά και εξωτερικά φώτα αναμμένα και να επαναφορτίζουν την μπαταρία ενός ηλεκτρικού αυτοκινήτου.

Ανεμογεννήτριες οριζόντιου άξονα

Εκείνοι με οριζόντιο άξονα είναι Τα πιο χρησιμοποιημένα και είναι αυτά που μπορούμε να βρούμε σε εκείνα τα μεγάλα αιολικά πάρκα όπου αυτός ο τύπος ανεμογεννητριών μπορεί να χρησιμοποιηθεί πάνω από 1 Mw ισχύος.

Είναι βασικά μια περιστροφική μηχανή στην οποία η κίνηση παράγεται από την κινητική ενέργεια του ανέμου όταν δρα σε έναν ρότορα που έχει συνήθως τρεις λεπίδες. Η περιστροφική κίνηση που παράγεται μεταδίδεται και πολλαπλασιάζεται με πολλαπλασιαστή ταχύτητας σε γεννήτρια που είναι υπεύθυνη για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.

Όλα αυτά τα συστατικά στέκονται σε μια γόνδολα Τοποθετείται στην κορυφή ενός πύργου στήριξης. Είναι οι συμβατικές που μπορούν να βρεθούν σε ορισμένες περιοχές της χώρας μας με διαφορετικό ορίζοντα και τοπίο αλλά προσφέρουν καθαρή και φθηνή ενέργεια.

Κάθε ανεμογεννήτρια έχει ένας μικροεπεξεργαστής που είναι υπεύθυνος για τον έλεγχο και ρυθμίζει τις μεταβλητές εκκίνησης, λειτουργίας και τερματισμού λειτουργίας. Αυτό μεταφέρει όλες αυτές τις πληροφορίες και τα δεδομένα στο κέντρο ελέγχου της εγκατάστασης. Κάθε μία από αυτές τις ανεμογεννήτριες ενσωματώνει, στη βάση του πύργου, ένα θάλαμο με όλα τα ηλεκτρικά εξαρτήματα (αυτόματοι διακόπτες, μετασχηματιστές ρεύματος, προστατευτικά υπέρτασης κ.λπ.) που διευκολύνουν τη μεταφορά της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται μέχρι τη σύνδεση δικτύου ή κατανάλωσης πόντους.

Η ενέργεια που λαμβάνεται από μια ανεμογεννήτρια εξαρτάται από τη δύναμη του ανέμου που περνάει μέσα από το ρότορα και είναι άμεσα ανάλογο με την πυκνότητα του αέρα, την περιοχή που σκουπίζεται από τις λεπίδες του και την ταχύτητα του ανέμου.

Η λειτουργία μιας ανεμογεννήτριας χαρακτηρίζεται από την καμπύλη ισχύος του που υποδηλώνει το εύρος των ταχυτήτων ανέμου στις οποίες μπορεί να λειτουργήσει και την ισχύ που απαιτείται για κάθε περίπτωση.

Τι είδους ανεμογεννήτρια είναι πιο αποτελεσματική;

Όσον αφορά την ενεργειακή απόδοση, οι οριζόντιες ανεμογεννήτριες είναι αυτές που κερδίζουν το παιχνίδι. Και είναι ότι μπορούν να επιτύχουν υψηλότερη ταχύτητα περιστροφής, επομένως χρειάζονται κιβώτιο ταχυτήτων με χαμηλότερο λόγο πολλαπλασιασμού περιστροφής. Επιπλέον, επειδή η κατασκευή αυτών των ανεμογεννητριών πρέπει να γίνει αρκετά υψηλή Η αυξημένη ταχύτητα ανέμου χρησιμοποιείται σε μεγαλύτερο βαθμό. Στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας, η ταχύτητα του ανέμου είναι υψηλότερη καθώς δεν έχει κανένα είδος εμποδίου.

Ποια είναι τα μειονεκτήματα των ανεμογεννητριών VAWT;

Τα μειονεκτήματα αυτών των τύπων ανεμογεννητριών περιλαμβάνουν τα ακόλουθα:

• Το αρχικό κόστος της εγκατάστασης είναι αρκετά υψηλό.
• Αν πρέπει σε μια περιοχή όπου δεν υπάρχει πάρα πολύ άνεμος συνεχώς, οι πιθανότητες είναι αυτές η ενεργειακή απόδοση δεν μπορεί να αφαιρεθεί.
• Μπορεί να έχετε προβλήματα με τους γείτονες λόγω θορύβου.
• Οι στρόβιλοι συνήθως λειτουργούν μόνο με χωρητικότητα περίπου 30%.

Χρήση ανεμογεννητριών και ιστορία

Η χρήση ηλεκτρικής ενέργειας από τον άνεμο έχει ήδη χρησιμοποιηθεί με ρότορες σε απομονωμένες κατοικίες σε αγροτικές περιοχές στα μέσα του XNUMXού αιώνα.

Αλλά αυτό που πραγματικά ποντάρει σε αυτήν την τεχνολογία τη δεκαετία του '70 ήταν η Δανία. Αυτό το γεγονός επέτρεψε σε αυτήν τη χώρα ένας από τους κορυφαίους κατασκευαστές αυτού του τύπου ανεμογεννήτριας, όπως συμβαίνει με την Vestas και τη Siemens Wind Power.

Ήδη το 2013, η αιολική ενέργεια παρήγαγε το ισοδύναμο 33% της συνολικής κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας, με 39% το 2014. Τώρα ο στόχος της Δανίας είναι να φτάσει το 50% έως το 2020 και έως το 2035 84%.

Η αλλαγή που παρήγαγε αυτή η χώρα ήταν λόγω των υψηλών εκπομπών CO2 στα τέλη της δεκαετίας του '70, έτσι η ανανεώσιμη ενέργεια έγινε η κύρια επιλογή για αυτήν τη χώρα. Αυτό οδήγησε σε μείωση της ενεργειακής εξάρτησης από άλλες χώρες και μείωση της παγκόσμιας ρύπανσης.

Ιστορική ήταν η εγκατάσταση στη Δανία του πρώτη ανεμογεννήτρια που έφτασε τα 2 MW. Το εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας είχε έναν σωληνοειδή πύργο και τρεις λεπίδες. Χτίστηκε από καθηγητές και μαθητές από το σχολείο Tvind. Και το αστείο για αυτήν την ιστορία είναι ότι αυτοί οι «ερασιτέχνες» γελοιοποιήθηκαν την ημέρα τους πριν από τα εγκαίνια. Μέχρι σήμερα, η ανεμογεννήτρια λειτουργεί ακόμα και έχει παρόμοιο σχεδιασμό με τις πιο σύγχρονες ανεμογεννήτριες.

Το μέλλον των ανεμογεννητριών

Μέχρι σήμερα, οι τεχνολογικές καινοτομίες συνεχίζουν να εμφανίζονται βελτιώστε τις εφαρμογές αιολικής ενέργειας. Το 2015, η μεγαλύτερη εγκατεστημένη τουρμπίνα ήταν το Vestas V164 για χρήση κοντά στην ακτή.

Το 2014, περισσότερα από 240.000 ανεμογεννήτριες λειτουργούσαν στον κόσμο, παράγοντας το 4% της παγκόσμιας ηλεκτρικής ενέργειας. Το 2014, η συνολική χωρητικότητα πέρασε τα 336 Gw με την Κίνα, τις Ηνωμένες Πολιτείες, τη Γερμανία, την Ισπανία και την Ιταλία ως ηγέτες στις εγκαταστάσεις.

Και δεν είναι μόνο αυτές οι χώρες που αυξάνουν τον πληθυσμό των ανεμογεννητριών κάθετου ή οριζόντιου άξονα, αλλά και πολλές άλλες αναζητούν έναν τρόπο να είναι πιο βιώσιμο Όπως συμβαίνει στη Γαλλία με τον Πύργο του Άιφελ, ο οποίος τώρα παράγει τη δική του ενέργεια χάρη στις πρόσφατα εγκατεστημένες ανεμογεννήτριες και στις οποίες θα προστεθούν φώτα LED, ηλιακοί συλλέκτες και σύστημα συλλογής βρόχινου νερού για την προώθηση καθαρής και φθηνής ενέργειας.

Ούτε μπορούμε να ξεχάσουμε νέες προσπάθειες με τη μορφή 157 ανεμογεννήτριες για 3 νέα αιολικά πάρκα στη Νότια Αφρική που θα προέλθει από έναν από τους μεγαλύτερους κατασκευαστές αυτού του τύπου τεχνολογίας, όπως η Siemens. Θα προσθέσουν μεταξύ των 3 χωρητικότητα 140 mW και αναμένεται ότι θα εγκατασταθούν έως τις αρχές του 2016 για την παροχή ηλεκτρικής ενέργειας στους κοντινούς πληθυσμούς αυτής της αφρικανικής χώρας.

σχετικό άρθρο:

Όλα όσα πρέπει να γνωρίζετε για τις ανεμογεννήτριες

Η τεχνολογία των πλωτών ανεμογεννητριών

Όπως θα μπορούσαμε να δούμε στο ιστορία της αιολικής ενέργειας, υπεράκτιος άνεμος άρχισε να επεκτείνεται το 2009 όταν η πλωτή ανεμογεννήτρια Hywind εγκαταστάθηκε στη Νορβηγία με κόστος κοντά στα 62 εκατομμύρια δολάρια.

Η Ιαπωνία, μετά την πυρηνική καταστροφή της Φουκουσίμα, έχει επινόησε την εγκατάσταση του 80 θαλάσσιες ανεμογεννήτριες στην κοντινή ακτογραμμή έως το 2020.

Ανεμογεννήτριες Vortex Propellerless

Μια ισπανική εταιρεία που ονομάζεται Deutecno έχει δημιούργησε μια ανεμογεννήτρια χωρίς κινούμενα μέρη που κέρδισε το πρώτο βραβείο στην κατηγορία Energy στο The South Summit 2014.

Αυτές οι ανεμογεννήτριες χωρίς έλικα είναι θα ήταν υπεύθυνοι για την εξάλειψη αυτών των τεράστιων ανεμογεννητριών που τροποποιούν τον ορίζοντα οπουδήποτε είναι εγκατεστημένα. Η λειτουργικότητά του θα είναι παρόμοια αλλά με αρκετά σημαντική εξοικονόμηση κόστους, εκτός από το γεγονός ότι η συντήρηση και η εγκατάστασή της είναι φθηνότερες.

Πρέπει επίσης να υπάρχει μείωση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων εκτός από αυτό εξαλείφει το θόρυβο που παράγουν οι παραδοσιακές ανεμογεννήτριες.

Η τεχνολογία τους λειτουργεί με τέτοιο τρόπο ώστε χρησιμοποιεί παραμόρφωση που προκαλείται από κραδασμούς που προκαλείται από τον άνεμο κατά την είσοδο σε συντονισμό σε έναν ημι-άκαμπτο κάθετο κύλινδρο και αγκυροβολημένο στο έδαφος.

Το κύριο μέρος του Vortex, που είναι ο κύλινδρος, ήταν κατασκευασμένο από πιεζοηλεκτρικά υλικά και υαλοβάμβακα ή άνθρακας, και η ηλεκτρική ενέργεια παράγεται από την παραμόρφωση αυτών των υλικών.

Το 2016 θα είναι η χρονιά στην οποία είναι έτοιμη η πρώτη μονάδα ανεμόμυλου χωρίς κόλαση.

Δέντρο ανέμου

Ένα αρκετά καινοτόμο έργο είναι το Wind Tree που αναπτύσσεται από το NewWind και αυτό είναι αποτελείται από 72 τεχνητά φύλλα. Καθένα από αυτά είναι κάθετη τουρμπίνα με κωνικό σχήμα και έχει μικρή μάζα που μπορεί να παράγει ισχύ με ελαφριά αύρα 2 μέτρων ανά δευτερόλεπτο.

Αυτό σας επιτρέπει παράγουν ισχύ για 280 ημέρες το έτος και η συνολική του παραγωγή είναι 3.1 kW με 72 στροβίλους σε λειτουργία. 11 μέτρα ύψος και 8 μέτρα σε διάμετρο, το Wind Tree είναι κοντά στο μέγεθος ενός πραγματικού δέντρου, ώστε να χωράει τέλεια σε αυτόν τον αστικό χώρο.

Un πολύ συγκεκριμένο έργο και αυτό μας θέτει πριν από τις τεχνολογικές εξελίξεις που αναζητούν τον τρόπο να είναι πιο αποτελεσματικοί και να μπορούμε να παρέχουμε αρκετή ενέργεια στο δημόσιο δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας ή ως επιπλέον για ένα κτίριο.

Μέρη μιας ανεμογεννήτριας

Οι ανεμογεννήτριες στο σύνολό τους έχουν ύψος έως 200 μέτρα και 20 τόνους βάρους. Η δομή και τα εξαρτήματά του είναι περίπλοκα και κατασκευάζονται για τη βελτιστοποίηση της παραγωγής ενέργειας από την ταχύτητα των XNUMX έως τη μέγιστη.

Μεταξύ των συστατικών και μέρη μιας ανεμογεννήτριαςέχουμε:

Λα βάση

Τα βασικά για μια ανεμογεννήτρια είναι καλά προσαρτημένο σε μια ισχυρή βάση. Για αυτό, οι ανεμογεννήτριες οριζόντιου άξονα είναι κατασκευασμένες με υπόγειο οπλισμένο σκυρόδεμα θεμέλιο που προσαρμόζεται στο έδαφος στο οποίο βρίσκεται και βοηθά στην αντοχή των ανέμων.

Ο πύργος

Ο πύργος είναι το μέρος της ανεμογεννήτριας που υποστηρίζει όλο το βάρος και είναι αυτό που κρατά τις λεπίδες από το έδαφος. Είναι κατασκευασμένο από οπλισμένο σκυρόδεμα στο κάτω μέρος και από χάλυβα στην κορυφή. Είναι συνήθως κοίλο για να επιτρέπεται η πρόσβαση στη γόνδολα. Ο πύργος είναι υπεύθυνος για την αύξηση της ανεμογεννήτριας ώστε να μπορεί να εκμεταλλευτεί τις μέγιστες δυνατές ταχύτητες ανέμου. Στο άκρο του πύργου προσαρμόζεται περιστρεφόμενο αμάξωμα από χάλυβα ή φίμπεργκλας.

Λεπίδες και ρότορα

Οι σημερινές τουρμπίνες αποτελούνται από τρεις λεπίδες καθώς παρέχει μεγαλύτερη ομαλότητα στη σειρά. Τα πτερύγια είναι κατασκευασμένα από πολυεστερικό σύνθετο υλικό με ενίσχυση από ίνες γυαλιού ή άνθρακα. Αυτές οι ενώσεις δίνουν στις λεπίδες μεγαλύτερη αντοχή. Οι λεπίδες μπορούν να έχουν μήκος έως 100 μέτρα και συνδέονται με την πλήμνη του ρότορα. Χάρη σε αυτόν τον κόμβο, οι λεπίδες μπορούν να αλλάξουν τη γωνία πρόσπτωσης των λεπίδων για να επωφεληθούν από τον άνεμο.

Όσον αφορά τους ρότορες, προς το παρόν είναι οριζόντια και μπορεί να έχουν αρθρώσεις. Κανονικά, αυτό βρίσκεται στην προσήνεμη πλευρά του πύργου. Αυτό γίνεται για να μειωθούν τα κυκλικά φορτία των λεπίδων που εμφανίζονται εάν βρίσκεται κάτω από αυτό, καθώς εάν μια λεπίδα τοποθετηθεί πίσω από τον πύργο του πύργου, η ταχύτητα του περιστατικού θα αλλάξει πολύ.

Η γόνδολα

Είναι ένα θάλαμο που θα μπορούσατε να το πείτε αυτό Είναι το μηχανοστάσιο της ανεμογεννήτριας. Το nacelle περιστρέφεται γύρω από τον πύργο για να τοποθετήσει την τουρμπίνα στραμμένη προς τον άνεμο. Το nacelle περιέχει το κιβώτιο ταχυτήτων, τον κύριο άξονα, τα συστήματα ελέγχου, τη γεννήτρια, τα φρένα και τους μηχανισμούς περιστροφής.

Κιβώτιο ταχυτήτων

Η λειτουργία του κιβωτίου ταχυτήτων είναι να ρυθμίστε την ταχύτητα στροφής από τον κύριο άξονα έως αυτόν που χρειάζεται η γεννήτρια.

Γεννήτρια

Στις σημερινές ανεμογεννήτριες υπάρχουν τρεις τύποι στροβίλων που διαφέρουν μόνο από τη συμπεριφορά της γεννήτριας όταν βρίσκεται σε συνθήκες υπερβολικής ταχύτητας ανέμου και γίνονται προσπάθειες για την αποφυγή υπερφόρτωσης.

Σχεδόν όλοι οι στρόβιλοι χρησιμοποιούν ένα από αυτά τα 3 συστήματα:

• Γεννήτρια επαγωγής σκίουρου κλουβιού
• Διφασική γεννήτρια επαγωγής
• Σύγχρονη γεννήτρια

Σύστημα διακοπής

Σύστημα πέδησης είναι ένα σύστημα ασφαλείας Διαθέτει δίσκους που βοηθούν σε καταστάσεις έκτακτης ανάγκης ή συντήρησης να σταματήσουν το μύλο και να αποτρέψουν ζημιές στις κατασκευές.

Σύστημα ελέγχου

Ο ανεμόμυλος είναι πλήρως ελέγχεται και αυτοματοποιείται από το σύστημα ελέγχου. Αυτό το σύστημα αποτελείται από υπολογιστές που διαχειρίζονται τις πληροφορίες που παρέχονται από το ανεμοδείκτη και το ανεμόμετρο τοποθετημένο πάνω από το νάσελο. Με αυτόν τον τρόπο, γνωρίζοντας τις καιρικές συνθήκες, ο μύλος και οι λεπίδες μπορούν να προσανατολιστούν καλύτερα για τη βελτιστοποίηση της παραγωγής ενέργειας με τον άνεμο που φυσά. Όλες οι πληροφορίες που λαμβάνουν σχετικά με την κατάσταση του στροβίλου μπορούν να αποσταλούν εξ αποστάσεως σε έναν κεντρικό διακομιστή και να έχουν τα πάντα υπό έλεγχο. Σε περίπτωση που οι ταχύτητες του ανέμου ή οι καιρικές συνθήκες μπορούν να βλάψουν τη δομή της ανεμογεννήτριας, με το σύστημα ελέγχου μπορείτε να γνωρίζετε γρήγορα την κατάσταση και να ενεργοποιήσετε το σύστημα πέδησης, αποφεύγοντας έτσι τη ζημιά.

Χάρη σε όλα αυτά τα μέρη της ανεμογεννήτριας μπορείτε παράγουν ηλεκτρική ενέργεια από τον άνεμο με ανανεώσιμο και μη ρυπογόνο τρόπο για το περιβάλλον.