Energija vjetra jedna je od najvažnijih u svijetu obnovljivih izvora energije. Stoga moramo dobro znati kakav je njegov rad. The vjetroturbina To je jedan od temeljnih elemenata ove vrste energije. Ima prilično kompletan rad i postoje različite vrste turbina ovisno o vjetroelektrani u kojoj se nalazimo.
U ovom ćemo vam članku reći sve što trebate znati o vjetroturbini, njezinim karakteristikama i načinu rada.
Što je vjetroturbina
Vjetroturbina je mehanički uređaj koji energiju vjetra pretvara u električnu energiju. Vjetroturbine su projektirane za pretvaranje kinetičke energije vjetra u mehaničku, što je kretanje osi. Zatim se u generatoru turbine ta mehanička energija pretvara u električnu. Proizvedena električna energija može se pohraniti u bateriju ili izravno koristiti.
Postoje tri osnovna zakona fizike koji upravljaju raspoloživom energijom vjetra. Prvi zakon kaže da je energija koju proizvodi turbina proporcionalna kvadratu brzine vjetra. Drugi zakon kaže da je raspoloživa energija proporcionalna pomerenoj površini oštrice. Energija je proporcionalna kvadratu duljine oštrice. Treći zakon utvrđuje da je najveća teoretska učinkovitost vjetroagregata 59%.
Za razliku od starih vjetrenjača u Castilli La Mancha ili Nizozemskoj, u tim vjetrenjačama vjetar gura lopatice da se okreću, a moderne vjetroturbine koriste složenija aerodinamička načela za učinkovitije hvatanje energije vjetra. Zapravo, razlog zašto vjetroturbina pomiče lopatice sličan je razlogu zašto zrakoplov ostaje u zraku, a to je zbog fizičkog fenomena.
U vjetroturbinama u lopaticama rotora stvaraju se dvije vrste aerodinamičkih sila: jedna se naziva potiskom, koja je okomita na smjer strujanja vjetra, a druga se naziva otpor, koji je paralelan sa smjerom strujanja vjetra zrak.
Dizajn lopatica turbine vrlo je sličan krilu aviona i ponaša se poput potonjeg u vjetrovitim uvjetima. Na avionskom krilu jedna je površina vrlo okrugla, dok je druga relativno ravna. Kad zrak cirkulira kroz lopatice mlina ovog dizajna, protok zraka kroz glatku površinu je sporiji od protoka zraka kroz okruglu površinu. Ova razlika u brzini proizvest će razliku tlaka, koja je bolja na glatkoj površini nego na okrugloj.
Krajnji rezultat je sila koja djeluje na glatku površinu krila potiskivača. Taj se fenomen naziva "Venturijev učinak", što je dio razloga za fenomen "podizanja", koji zauzvrat, objašnjava zašto zrakoplov ostaje u zraku.
Unutrašnjost vjetrogeneratora
Lopatice vjetroturbine također koriste te mehanizme za izazivanje rotacijskog kretanja oko svoje osi. Dizajn noža olakšava rotaciju na najučinkovitiji način. Unutar generatora odvija se proces pretvaranja rotacijske energije noža u električnu po Faradayevu zakonu. Mora uključivati rotor koji se okreće pod utjecajem vjetra, spojen na alternator i pretvara rotirajuću mehaničku energiju u električnu.
Elementi vjetroturbine
Funkcije koje provodi svaki element su sljedeće:
- Rotor: Prikuplja energiju vjetra i pretvara je u rotacijsku mehaničku energiju. Čak i pri vrlo niskim brzinama vjetra, njegov je dizajn ključan za okretanje. Iz prethodne točke može se vidjeti da je dizajn presjeka noža ključ za osiguravanje rotacije rotora.
- Spojnica turbine ili sustav potpore: prilagoditi rotacijsko kretanje lopatice rotacijskom kretanju rotora generatora na koji je spojen.
- Multiplikator ili mjenjač: Pri normalnoj brzini vjetra (između 20-100 km / h), brzina rotora je niska, oko 10-40 okretaja u minuti (o / min); Za proizvodnju električne energije rotor generatora mora raditi pri 1.500 okretaja u minuti, pa gondola mora sadržavati sustav koji pretvara brzinu iz početne vrijednosti u konačnu vrijednost. To se postiže mehanizmom sličnim mjenjaču u automobilskom motoru, koji koristi skup više zupčanika za rotiranje pokretnog dijela generatora brzinom prikladnom za proizvodnju električne energije. Sadrži i kočnicu za zaustavljanje rotacije rotora pri vrlo jakom vjetru (više od 80-90 km / h), što može oštetiti bilo koju komponentu generatora.
- Generator: To je sklop rotora i statora koji generira električnu energiju, koja se putem kabela instaliranih u tornju koji podupire gondolu prenosi do trafostanice, a zatim se dovodi u mrežu. Snaga generatora varira između 5 kW za srednju turbinu i 5 MW za najveću turbinu, iako već postoje turbine od 10 MW.
- Orijentacijski motor: Omogućuje rotiranje komponenti radi postavljanja gondole u smjeru prevladavajućeg vjetra.
- Potporni jarbol: To je strukturni oslonac generatora. Što je veća snaga turbine, veća je duljina lopatica i, prema tome, veća visina na kojoj se mora nalaziti gondola. To dodaje dodatnu složenost dizajnu tornja, koji mora podnijeti težinu agregata. Oštrica također mora imati visoku strukturnu krutost kako bi izdržala jake vjetrove bez loma.
- Vesla i anemometri: uređaji smješteni na stražnjoj strani gondola koji sadrže generatore; određuju smjer i mjere brzinu vjetra te djeluju na lopatice kako bi ih kočile kad brzina vjetra premaši prag. Iznad ovog praga postoji strukturni rizik za turbinu. To je obično dizajn tipa turbine Savonious.
Nadam se da ćete s ovim podacima saznati više o vjetroturbini i njezinim karakteristikama.