Verticale windturbine

Un verticale windturbine u horizontaal is als een elektrische generator die werkt het omzetten van de kinetische energie van de wind in mechanische energie en via een windturbine in elektrische energie.

Er zijn twee hoofdtypen verticale en horizontale as windturbine. Degenen met een verticale as vallen op omdat ze het oriëntatiemechanisme niet nodig hebben en wat de elektrische generator is, kan op de grond worden opgesteld. Aan de andere kant worden die met een horizontale as het meest gebruikt en maken ze het mogelijk om een ​​breed scala aan geïsoleerde toepassingen van klein vermogen tot installaties in grote windparken te dekken.

We gaan dieper in op de twee belangrijkste, zoals de eerder genoemde windturbines met verticale en horizontale as, en wat ze zouden zijn nieuwe voorstellen die er het maximale uit proberen te halen aan de wind om elektrische energie te produceren. We zijn over een paar jaar waar de technologie vooruitgaat en we zien elke keer nieuwe voorstellen zoals de propellerloze windturbines van het Vortex-project of die Wind Tree, een soort mechanische boom die geruisloos energie opwekt.

Wat is een verticale windturbine?

Een windturbine met verticale as is in wezen een windturbine waarin de rotoras in een verticale positie is geïnstalleerd en elektriciteit kan opwekken, ongeacht uit welke richting de wind komt. Het voordeel van dit type verticale windturbine is dat: kan zelfs op plaatsen met weinig wind elektriciteit opwekken en stedelijke gebieden waar bouwvoorschriften over het algemeen de installatie van horizontale windturbines verbieden.

Zoals gezegd, verticale of verticale as windturbines geen oriëntatiemechanisme nodig en wat de elektrische generator zou zijn, bevindt zich op de grond. Zijn de energieproductie is lager en het heeft enkele kleine handicaps zoals het moet worden gemotoriseerd om op gang te komen.

Er drie soorten verticale windturbines net als Savonius, Giromill en Darrrieus.

Savonius-type

Dit kenmerkt zich door zijn gevormd door twee halve cirkels horizontaal verplaatst op een bepaalde afstand, waardoor de lucht reist, dus het ontwikkelt weinig kracht.

gyromil

Het valt op door een set bevestigde verticale messen met twee balken op de verticale as en biedt een energievoorzieningsbereik van 10 tot 20 Kw.

darrieus

Gevormd door twee of drie biconvexe bladen verbonden naar de verticale as onderaan en bovenaan, maakt het mogelijk om te profiteren van de wind binnen een brede snelheidsband. Het nadeel is dat ze niet vanzelf inschakelen en dat ze een Savonius-rotor nodig hebben.

Hoe werkt een verticale as windturbine?

Bij verticale windturbines draaien de wieken met de kracht die de wind aandrijft. Verticale windturbines zijn, in tegenstelling tot horizontale, altijd uitgelijnd met de wind. Het maakt niet uit welke richting hetzelfde is, omdat ze zelfs kunnen werken als de wind met lage snelheden waait. Het voordeel van deze verticale windturbines is dat: ze zijn kleiner en lichter dan de turbines die de horizontale hebben. Omdat ze kleiner zijn, wekken ze minder energie op. Ze zijn echter in staat om een ​​huis te verwarmen, alle binnen- en buitenverlichting aan te hebben en de batterij van een elektrische auto op te laden.

Windturbines met horizontale as

Degenen met een horizontale as zijn De meest gebruikte en zij zijn degenen die we kunnen vinden in die grote windparken waar dit type windturbines kan worden gebruikt met een vermogen van meer dan 1 MW.

Het is eigenlijk een roterende machine waarin de beweging wordt geproduceerd door de kinetische energie van de wind wanneer deze inwerkt op een rotor die normaal gesproken drie bladen heeft. De geproduceerde rotatiebeweging wordt door middel van een snelheidsvermenigvuldiger overgedragen en vermenigvuldigd naar een generator die verantwoordelijk is voor het opwekken van elektrische energie.

Al deze componenten ze staan ​​op een gondel Het wordt bovenop een steuntoren geplaatst. Het zijn de conventionele die in bepaalde regio's van ons land te vinden zijn met een andere horizon en landschap, maar die schone en goedkope energie bieden.

Elke windturbine heeft een microprocessor die verantwoordelijk is voor de besturing en de variabelen voor het opstarten, bedienen en afsluiten ervan regelen. Dit brengt al deze informatie en gegevens naar het controlecentrum van de installatie. Elk van deze windturbines bevat, aan de voet van de toren, een kast met alle elektrische componenten (automatische schakelaars, stroomtransformatoren, overspanningsbeveiligingen, enz.) Die het transport van de opgewekte elektrische energie naar de aansluiting van het netwerk of verbruik vergemakkelijken. punten.

De energie die wordt verkregen uit een windturbine hangt af van de kracht van de wind die door de rotor gaat en recht evenredig is met de dichtheid van de lucht, het gebied dat door de bladen wordt geveegd en de snelheid van de wind.

De werking van een windturbine wordt gekenmerkt door zijn vermogenscurve dat geeft het bereik van windsnelheden aan waarin het kan worden bediend en het vermogen dat voor elk geval nodig is.

Welk type windturbine is efficiënter?

In termen van energie-efficiëntie zijn horizontale windturbines degenen die het spel winnen. En het is dat ze een hogere rotatiesnelheid kunnen bereiken, dus hebben ze een versnellingsbak nodig met een lagere rotatievermenigvuldigingsverhouding. Bovendien, omdat de bouw van deze windturbines vrij hoog moet gebeuren de toename van de windsnelheid wordt meer benut. In de bovenste lagen van de atmosfeer is de windsnelheid hoger omdat er geen enkel obstakel is.

Wat zijn de nadelen van VAWT windturbines?

De nadelen van dit soort windturbines zijn onder meer:

• De initiële kosten van de installatie zijn vrij hoog.
• Als je in een gebied moet zijn waar niet constant te veel wind staat, is de kans groot dat energie-efficiëntie kan niet worden verwijderd.
• Door geluidsoverlast kunt u last hebben van buren.
• Turbines werken meestal maar met een capaciteit van ongeveer 30%.

Gebruik van windturbines en geschiedenis

Het gebruik van elektrische energie uit de wind is al toegepast bij windrotoren in geïsoleerde woningen op het platteland in het midden van de XNUMXe eeuw.

Maar degene die in de jaren 70 echt op deze technologie gokte, was Denemarken. Door dit feit kon dit land bestaan een van de toonaangevende fabrikanten van dit type windturbine zoals het geval is bij Vestas en Siemens Wind Power.

Al in 2013 windenergie produceerde het equivalent van 33% van het totale elektriciteitsverbruik, met 39% in 2014. Nu wil Denemarken 50% bereiken in 2020 en 2035% in 84.

De verandering die dit land veroorzaakte was door hoge CO2-uitstoot in de late jaren 70, dus hernieuwbare energie werd de belangrijkste keuze voor dit land. Dit leidde tot een afname van de energieafhankelijkheid van andere landen en een vermindering van de wereldwijde vervuiling.

Historisch was de installatie in Denemarken van de eerste windturbine die 2 Mw bereikte. De energiecentrale had een buisvormige toren en drie wieken. Het is gebouwd door docenten en studenten van de Tvind-school. En het grappige van dit verhaal is dat die "amateurs" belachelijk gemaakt werden in hun dag vóór de inauguratie. Tot op de dag van vandaag werkt die turbine nog steeds en heeft hij een ontwerp dat erg lijkt op de modernste windturbines.

De toekomst van windturbines

Tot op de dag van vandaag blijven technologische innovaties naar voren komen applicaties verbeteren van windenergie. In 2015 was de grootste geïnstalleerde turbine de Vestas V164 voor gebruik nabij de kust.

In 2014 meer dan 240.000 windturbines ze waren operationeel in de wereld en produceerden 4% van de elektriciteit in de wereld. In 2014 overschreed de totale capaciteit 336 Gw met China, de Verenigde Staten, Duitsland, Spanje en Italië als leiders in installaties.

En het zijn niet alleen deze landen die hun populatie verticale of horizontale as windturbines laten groeien, maar ook vele anderen ze zoeken naar een manier om duurzamer te zijn Zoals het geval is in Frankrijk met de Eiffeltoren, die nu zijn eigen energie opwekt dankzij nieuw geïnstalleerde windturbines en waaraan led-verlichting, zonnepanelen en een opvangsysteem voor regenwater worden toegevoegd om schone en goedkope energie te promoten.

Ook kunnen we nieuwe pogingen in de vorm van 157 windturbines voor 3 nieuwe windparken in Zuid-Afrika dat zal komen van de hand van een van de grootste fabrikanten van dit soort technologie, zoals Siemens. Ze zullen tussen de 3 een capaciteit van 140 mW toevoegen en naar verwachting zullen ze begin 2016 worden geïnstalleerd om elektriciteit te leveren aan de nabijgelegen bevolking van dit Afrikaanse land.

Gerelateerd artikel:

Alles wat u moet weten over windturbines

De technologie van drijvende windturbines

Zoals we konden zien in de geschiedenis van windenergie, offshore wind begon uit te breiden in 2009 toen de drijvende windturbine Hywind in Noorwegen werd geïnstalleerd voor een bedrag van bijna 62 miljoen dollar.

Japan, na de nucleaire ramp in Fukushima, heeft dat gedaan bedacht de installatie van 80 maritieme windturbines op de nabijgelegen kustlijn tegen 2020.

Vortex propellerloze windturbines

Een Spaans bedrijf genaamd Deutecno heeft creëerde een windturbine zonder bewegende delen die de eerste prijs won in de categorie Energie op The South Summit 2014.

Deze propellerloze windturbines zijn zij zouden de leiding hebben over het elimineren van die enorme windturbines die de horizon wijzigen, waar ze ook zijn geïnstalleerd. De functionaliteit zal vergelijkbaar zijn, maar met aanzienlijke kostenbesparingen, afgezien van het feit dat het onderhoud en de installatie goedkoper zijn.

Er moet ook een vermindering van de impact op het milieu daarnaast elimineert het het geluid dat traditionele windturbines genereren.

Hun technologie werkt zo gebruikt vervorming veroorzaakt door trillingen die wordt veroorzaakt door de wind bij het in resonantie komen in een halfstijve verticale cilinder en verankerd in de grond.

Het grootste deel van Vortex, de cilinder, is geweest gemaakt van piëzo-elektrische materialen en glasvezel of koolstof, en elektrische energie wordt opgewekt door de vervorming van deze materialen.

2016 wordt het jaar waarin de eerste bladloze windmoleneenheid gereed is.

Wind boom

Een redelijk innovatief project is de Wind Tree die wordt ontwikkeld door NewWind en dat is het samengesteld uit 72 kunstmatige bladeren. Elk van hen is een verticale turbine met een conische vorm en heeft een kleine massa die stroom kan opwekken met een licht briesje van 2 meter per seconde.

Hiermee kun je genereer stroom voor 280 dagen in het jaar en de totale productie is 3.1 kW met 72 draaiende turbines. 11 meter hoog en 8 meter in doorsnee, de Wind Tree is bijna zo groot als een echte boom, dus hij past perfect in die stedelijke ruimte.

Un heel bijzonder project en dat plaatst ons voor die technologische vooruitgang die de weg zoekt om efficiënter te zijn en om voldoende energie te kunnen leveren aan het openbare elektriciteitsnet of als extra voor een gebouw.

Delen van een windturbine

Windturbines als geheel ze kunnen tot 200 meter hoog en 20 ton meten van gewicht. De structuur en componenten zijn complex en zijn vervaardigd om de stroomopwekking te optimaliseren van de snelheid van XNUMX tot het maximum.

Tussen de componenten en delen van een windturbiner we hebben:

De basis

De basis voor een windturbine moet zijn goed gehecht aan een sterke basis. Hiervoor worden horizontale aswindturbines gebouwd met een ondergrondse gewapende betonnen fundering die zich aanpast aan het terrein waarop deze zich bevindt en helpt om windbelastingen te weerstaan.

De toren

De toren is het deel van de windturbine dat ondersteunt al het gewicht en houdt de messen van de grond. Het is aan de onderkant opgetrokken uit gewapend beton en aan de bovenkant uit staal. Het is normaal gesproken hol om toegang te krijgen tot de gondel. De toren is verantwoordelijk voor het voldoende verhogen van de windturbine zodat deze kan profiteren van de maximaal mogelijke windsnelheden. Aan het uiteinde van de toren is een roterende gondel van staal of glasvezel bevestigd.

Bladen en rotor

De huidige turbines bestaan ​​uit drie bladen omdat het zorgt voor meer soepelheid in de bocht. De bladen zijn gemaakt van een polyester composiet materiaal met een versteviging van glas- of koolstofvezels. Deze verbindingen geven de messen meer weerstand. De wieken kunnen tot 100 meter lang worden en zijn verbonden met de rotornaaf. Dankzij deze naaf kunnen de bladen de invalshoek van de bladen veranderen om te profiteren van de wind.

Wat betreft de rotoren, op dit moment zijn horizontaal en kunnen gewrichten hebben. Normaal gesproken bevindt deze zich aan de loefzijde van de toren. Dit wordt gedaan om de cyclische belastingen op de bladen te verminderen die verschijnen als het zich lijwaarts bevindt, aangezien als een blad achter het zog van de toren wordt geplaatst, de invalsnelheid sterk zal veranderen.

De gondel

Het is een hokje dat zou je kunnen zeggen Het is de machinekamer van de windturbine. De gondel draait rond de toren om de turbine in de richting van de wind te positioneren. De gondel bevat de versnellingsbak, hoofdas, controlesystemen, generator, remmen en draaimechanismen.

Versnellingsbak

De functie van de versnellingsbak is om pas de draaisnelheid aan van de hoofdas naar de as die de generator nodig heeft.

generator

In de huidige windturbines er zijn drie soorten turbines die alleen variëren door het gedrag van de generator wanneer deze zich in omstandigheden van buitensporige windsnelheid bevindt en er worden pogingen ondernomen om overbelasting te voorkomen.

Bijna alle turbines gebruiken een van deze 3 systemen:

• Eekhoornkooi inductiegenerator
• Bifasische inductiegenerator
• Synchrone generator

Break-systeem

Remsysteem het is een beveiligingssysteem Het heeft schijven die helpen in nood- of onderhoudssituaties om de molen te stoppen en schade aan de constructies te voorkomen.

Controlesysteem

De molen is volledig gecontroleerd en geautomatiseerd door het controlesysteem. Dit systeem bestaat uit computers die de informatie van de windvaan en de windmeter op de gondel beheren. Op deze manier kunt u, als u de weersomstandigheden kent, de molen en wieken beter oriënteren om de stroomopwekking met de waaiende wind te optimaliseren. Alle informatie die ze krijgen over de status van de turbine kan op afstand naar een centrale server worden gestuurd en heeft alles onder controle. In het geval dat windsnelheden of weersomstandigheden de structuur van de windturbine kunnen beschadigen, kunt u met het besturingssysteem snel de situatie kennen en het remsysteem activeren, waardoor schade wordt voorkomen.

Dankzij al deze onderdelen van de windturbine kan dat elektrische energie opwekken uit de wind op een hernieuwbare en niet-vervuilende manier voor het milieu.