Come funziona una turbina eolica o un mulino a vento?

Ma come il vento diventa elettricità? L'antecedente diretto della corrente turbine eoliche sono i vecchi mulini, che ancora oggi vengono ancora utilizzati, per vari compiti come l'estrazione di acqua o la macinazione del grano. UN Mulino a vento È una macchina che ha lame o lame attaccate a un albero comune, che inizia a ruotare quando soffia il vento.

Questo albero rotante è collegato a diversi tipi di macchine, ad esempio macchine per la macinazione del grano, il pompaggio di acqua o generare elettricità.

Per ottenere elettricità, il movimento delle lame aziona un generatore elettrico (un alternatore o una dinamo) che converte il energia meccanica di rotazione in energia elettrica. L'elettricità può essere immagazzinata in batterie o inviata direttamente alla rete. L'operazione è abbastanza semplice, quello che si complica è l'indagine e la costruzione di turbine eoliche sempre più efficiente.

Tipi di turbine eoliche

Un mulino a vento può essere di asse orizzontale, che sono i più comuni oggi, o ce ne sono anche Asse verticale.

Da Wikipedia la definizione di turbine eoliche verticali o orizzontale come un generatore elettrico in funzione convertire l'energia cinetica del vento in energia meccanica e tramite una turbina eolica in energia elettrica.

Quelle con asse verticale si distinguono per non necessitare del meccanismo di orientamento e quello che è il generatore elettrico può essere disposto a terra. D'altra parte, quelli con un asse orizzontale, permettono di coprire una vasta gamma dalle applicazioni isolate di piccola potenza alle installazioni in grandi parchi eolici.

Turbine eoliche verticali

Come accennato, turbine eoliche ad asse verticale o verticale non serve un meccanismo di orientamento, e quello che sarebbe il generatore elettrico può essere trovato situato a terra.

Su la produzione di energia è inferiore e ha alcuni piccoli handicap come deve essere motorizzato per andare avanti.

Ci tre tipi di turbine eoliche verticali così come Savonius, Giromill e Darrrieus.

Svantaggi

Uno dei problemi più comuni turbine eoliche è la sua immensa dimensione, oltre alle vibrazioni e al rumore che provocano. Per questo motivo solitamente si trovano in zone lontane dalle abitazioni. Tuttavia, le aziende e gli scienziati di tutto il mondo continuano a collaborare costruire turbine più piccole (Puoi consultare un articolo precedentemente realizzato sul mini eolico), o silenzioso che può essere localizzato nelle aree urbane.

Ma uno dei problemi che più preoccupa nel campo della generazione di potenza eolica È la variabilità della sorgente, cioè del vento. Il turbine in generale, sono predisposti per funzionare in modo ottimale quando il vento soffia entro una certa gamma di velocità. Da un lato è necessaria una certa velocità minima per muovere le lame, dall'altro c'è anche un limite massimo.

Ad esempio, il più comune è che questi limiti sono con Velocità del vento comprese tra 3 e 24 metri al secondo. Il minimo si chiama velocità di connessione, cioè il minimo per generare un po 'di elettricità, e il massimo si chiama velocità di taglio, cioè quando è già controproducente, poiché potrebbe rompere il meccanismo.

Un Mulino a vento può essere da solo o dentro centrali eoliche, su un terreno che forma il parchi eolici onshore, sulla costa del mare o possono anche essere installati sulle acque ad una certa distanza dalla costa in quello che viene chiamato parco eolico offshore o offshore.

Costituzione di una turbina eolica o turbina eolica

Ci sono migliaia di parchi eolici pieni di modelli DENTI (turbine eoliche ad asse orizzontale). Queste macchine sono costituite dai seguenti segmenti.

Torre e fondazione: Le fondazioni delle torri possono essere piane o profonde, garantendo in entrambi i casi la stabilità dell'aerogeneratore, il fissaggio della navicella e delle pale del motore. La fondazione deve anche assorbire le spinte causate dalla variazione e dalla potenza del vento.

Le torri possono essere di diverso tipo a seconda delle loro caratteristiche:

• Tubolare in acciaio: La maggior parte delle turbine eoliche sono costruite con torri tubolari in acciaio.
• Torri di cemento: Vengono costruiti nello stesso punto, consentendo di calcolare l'altezza necessaria.
• Torri prefabbricate in calcestruzzo: Sono assemblati da pezzi già pronti e i loro segmenti sono posti nello stesso posto.
• Strutture reticolari: Sono realizzati utilizzando profili in acciaio.
• ibrido: Possono avere caratteristiche e materiali di vari tipi di torre.
• Albero in tensione torri con venti: Si caratterizzano per essere turbine eoliche di dimensioni inferiori.

Rotore: Il rotore è il "cuore" di ogni mulino a vento, in quanto sostiene le pale della turbina, muovendole meccanicamente e rotazionalmente per trasformare la spinta del vento in energia.

carlinga: È la testa più visibile dell'aerogeneratore, il casco che nasconde e mantiene tutti i macchinari della turbina. La gondola si unisce alla torre da cuscinetti per poter seguire la direzione del vento.

Scatola moltiplicatore: Il riduttore, oltre a poter resistere alle variazioni del vento, ha il compito di accoppiare le basse velocità di rotazione del rotore e le alte velocità del generatore. Come dice la sua stessa parola; riesce a moltiplicare i 18-50 rpm generati dal movimento naturale del rotore in circa 1.750 rpm quando esce dal generatore.

generatore: Ha il compito di convertire l'energia meccanica in energia elettrica. Per le turbine ad alta potenza, vengono utilizzati generatori asincroni a doppia alimentazione, sebbene siano abbondanti anche generatori sincroni e asincroni convenzionali.

Freni: I freni meccanici sono utilizzati nell'apparato propulsore, essendo necessario in essi un elevato coefficiente di attrito statico e una grande resistenza alla compressione.

Equipaggiamento elettrico di una turbina eolica o di un mulino a vento

Le turbine eoliche di oggi non sono costituite solo da pale e da un generatore per portare energia a basso costo nelle case. Le turbine eoliche devono anche avere un sistema di alimentazione individuale e numerosi sensori. Questi ultimi riescono a monitorare e misurare la temperatura, la direzione del vento, la sua velocità e altri parametri che possono apparire all'interno della gondola o nei dintorni.

Vantaggi delle turbine eoliche veloci rispetto a quelle lente

Il più grande vantaggio delle cosiddette "turbine eoliche lente" è che hanno più lame che le rapide e i loro materiali sono solitamente più economico. Ma quali sono i tuoi problemi? Nonostante i loro grandi diametri (da 40 a 90 m di altezza) e avendo rotori le cui teste raggiungono i 100 m, le turbine eoliche veloci sono più leggeri di quelli lenti.

Ciò è ottenuto grazie a generatori ad alta potenza (da 0,5 a 3 MW) che sfruttano ancora di più il rapporto altezza-potenza del vento.

Essendo più leggere, le lame si muovono più velocemente, quindi le dimensioni e costo scatola moltiplicatore che aziona il generatore elettrico è ridotto.

Avendo meno numero di pale, queste possono essere regolate più facilmente per adattare la loro potenza alle caratteristiche del vento. Le turbine eoliche veloci sono più resistenti a sollecitazioni causate da raffiche di vento. La spinta assiale dovuta all'azione del vento sul rotore fermo è minore nelle turbine eoliche veloci rispetto a quando sta girando; il contrario accade in turbine eoliche lente.

Il mulino a vento più potente del mondo

Vestas ha presentato l'aggiornamento della più grande turbina eolica del mondo. Non ho aggettivi per descrivere quanto sia enorme questa turbina. Il V164, un mulino a vento di 220 metri con Lame da 38 tonnellate, lunghe 80 metri, ha appena focalizzato tutta l'attenzione di coloro che sono interessati alle energie rinnovabili in Danimarca.

La precedente turbina era in grado di erogare una potenza di 8 MW, e grazie agli aggiornamenti è ora in grado di raggiungere la 9 MW uscita in condizioni specifiche. Nella sua prima prova, il V164 è stato in grado di generare 216.000 kWh in sole 24 ore.

Non solo è il record assoluto per la generazione di energia eolica da un singolo mulino a vento, ma è la dimostrazione più chiara che avranno i venti oceanici un ruolo chiave nella transizione energetica già in atto.

Abbastanza per alimentare una casa per 66 anni

Secondo Torben Hvid larsen, Vestas CTO:

"Nostro prototype ha stabilito un altro record di generazione, con 216.000 kWh prodotti in 24 ore. Siamo fiduciosi che questa turbina eolica da 9 MW si sia dimostrata pronta per il mercato e crediamo che svolgerà un ruolo chiave nell'abbassare i prezzi dell'energia eolica offshore ".

Di solito parlare di kilowatt è un po 'difficile e astratto. Ma secondo gli organismi ufficiali, il il consumo medio di elettricità di una casa spagnola è di 3.250 kWh all'anno. Un importo leggermente superiore al consumo medio annuo delle abitazioni urbane nelle principali città del Sud America. Tenendo conto di ciò, in un giorno di produzione potrebbe fornire elettricità a una casa media da oltre 66 anni.

Più grandi della Torres Kio a Madrid e simili alla Torre Mayor in Messico, la loro circonferenza è maggiore della ruota metallica del London Eye a Londra. Questa turbina è l'evoluzione del V164-8.0 MW, una turbina eolica che ha già battuto i record nel 2014 e può alimentare 16.000 famiglie britanniche.