A szélenergia az egyik legfontosabb a megújuló energia világában. Ezért jól ismernünk kell a működését. Az szélturbina Ez az ilyen típusú energia egyik alapvető eleme. Meglehetősen teljes működésű, és különböző típusú turbinák vannak, attól függően, hogy milyen szélerőműben vagyunk.
Ebben a cikkben mindent elmondunk, amit a szélturbináról, annak jellemzőiről és működéséről tudni kell.
Mi az a szélturbina
A szélturbina egy mechanikus eszköz, amely a szélenergiát elektromos energiává alakítja. A szélturbinákat tervezték hogy a szél mozgási energiáját mechanikai energiává alakítsa, ami a tengely mozgása. Ezután a turbinagenerátorban ez a mechanikai energia elektromos energiává alakul. A megtermelt villamos energia akkumulátorban tárolható vagy közvetlenül felhasználható.
A szél rendelkezésre álló energiáját három fizikai törvény szabályozza. Az első törvény kimondja, hogy a turbina által termelt energia arányos a szélsebesség négyzetével. A második törvény kimondja, hogy a rendelkezésre álló energia arányos a penge söpört területével. Az energia arányos a penge hosszának négyzetével. A harmadik törvény megállapítja, hogy a szélturbinák maximális elméleti hatékonysága 59%.
Ellentétben Castilla La Mancha vagy Hollandia régi szélmalmaival, ezekben a szélmalmokban a szél forgatni kényszeríti a lapátokat, és a modern szélturbinák összetettebb aerodinamikai elveket alkalmaznak a szélenergia hatékonyabb rögzítésére. Valójában az oka annak, hogy egy szélturbina mozgatja lapátjait, hasonló ahhoz, amiért egy repülőgép a levegőben marad, és ez egy fizikai jelenségnek köszönhető.
A szélturbinákban kétféle aerodinamikai erő keletkezik a rotorlapátokban: az egyiket tolóerőnek nevezik, amely merőleges a széláram irányára, a másikat pedig húzásnak, amely párhuzamos a szél áramlási irányával levegő.
A turbinalapátok kialakítása nagyon hasonló a repülőgép szárnyához, és szeles időben úgy viselkedik, mint az utóbbi. A repülőgép szárnyán az egyik felület nagyon kerek, míg a másik viszonylag lapos. Amikor a levegő kering az ilyen kialakítású malomlapátokon, a sima felületen áthaladó légáramlás lassabb, mint a kerek felületen. Ez a sebességkülönbség viszont nyomáskülönbséget eredményez, amely sima felületen jobb, mint kerek felületen.
A végeredmény a hajtómű szárnyának sima felületére ható erő. Ezt a jelenséget "Venturi -effektusnak" nevezik, amely része az "emelés" jelenségének, ami viszont megmagyarázza, hogy a repülőgép miért marad a levegőben.
Szélgenerátorok belseje
A szélturbina lapátjai is ezeket a mechanizmusokat használják fel, hogy forgó mozgást okozzanak a tengelyük körül. A pengeszakasz kialakítása megkönnyíti a forgást a leghatékonyabban. A generátoron belül zajlik a penge forgási energiájának elektromos energiává alakítása Faraday törvénye szerint. Tartalmaznia kell egy forgórészt, amely a szél hatására forog, generátorhoz csatlakoztatva, és a forgó mechanikai energiát elektromos energiává alakítja.
A szélturbina elemei
Az egyes elemek által megvalósított funkciók a következők:
- Forgórész: Összegyűjti a szélenergiát és forgó mechanikai energiává alakítja. Nagyon kicsi szélsebesség esetén is elengedhetetlen a kialakítása a kanyarodáshoz. Az előző pontból látható, hogy a pengeszakasz kialakítása a kulcs a rotor forgásának biztosításához.
- Turbina tengelykapcsoló vagy tartórendszer: a lapát forgó mozgását igazítsa a generátor forgórészének forgómozgásához, amelyhez csatlakozik.
- Szorzó vagy sebességváltó: Normál szélsebességnél (20-100 km / h) a forgórész sebessége alacsony, 10-40 fordulat / perc körül (rpm); A villamos energia előállításához a generátor forgórészének 1.500 fordulat / perc sebességgel kell működnie, így a permetezőnek tartalmaznia kell egy rendszert, amely a kezdeti értékről a végső értékre konvertálja a sebességet. Ezt egy autómotor sebességváltójához hasonló mechanizmussal érik el, amely több fokozatból álló készlet segítségével forgatja a generátor mozgó részét villamosenergia -termelésre alkalmas sebességgel. Tartalmaz egy féket is, amely megállítja a rotor forgását, ha nagyon erős a szél (több mint 80-90 km / h), ami károsíthatja a generátor bármely alkatrészét.
- Generátor: Ez egy forgórész-állórész szerelvény, amely elektromos energiát állít elő, amelyet az alállomásra továbbítanak a szemcsét tartó toronyba szerelt kábeleken keresztül, majd betáplálják a hálózatba. A generátor teljesítménye 5 kW között változik a közepes turbina és 5 MW között a legnagyobb turbina esetében, bár már 10 MW -os turbinák vannak.
- Tájékoztató motor: Lehetővé teszi, hogy az alkatrészek forogjanak, hogy a szemcsét az uralkodó szél irányába pozícionálják.
- Támasztóoszlop: Ez a generátor szerkezeti támogatása. Minél nagyobb a turbina teljesítménye, annál nagyobb a lapátok hossza, és ennélfogva annál nagyobb magasságban kell elhelyezni a szemcsét. Ez további bonyolultságot ad a torony kialakításához, amelynek el kell viselnie a generátor súlyát. A pengének nagy szerkezeti merevséggel is rendelkeznie kell, hogy ellenálljon a nagy szélnek törés nélkül.
- Lapátok és szélmérők- a gondolák hátulján elhelyezett, generátort tartalmazó eszközök; meghatározzák az irányt és mérik a szélsebességet, és a lapátokra fékezik őket, amikor a szélsebesség meghaladja a küszöbértéket. E küszöbérték felett a turbina szerkezeti kockázata áll fenn. Ez általában Savonious típusú turbina.
Remélem, hogy ezekkel az információkkal többet tudhat meg a szélturbináról és annak jellemzőiről.