Vindenergi er en av de viktigste i verden av fornybar energi. Derfor må vi vite godt hvordan det fungerer. De vindturbin Det er et av de grunnleggende elementene i denne energitypen. Den har en ganske komplett drift, og det er forskjellige typer turbiner avhengig av vindparken hvor vi er.
I denne artikkelen skal vi fortelle deg alt du trenger å vite om vindturbinen, dens egenskaper og hvordan den fungerer.
Hva er en vindturbin
En vindturbin er en mekanisk enhet som omdanner vindenergi til elektrisk energi. Vindturbiner er designet å konvertere vindens kinetiske energi til mekanisk energi, som er aksens bevegelse. Deretter, i turbingeneratoren, omdannes denne mekaniske energien til elektrisk energi. Elektrisiteten som genereres kan lagres i et batteri eller brukes direkte.
Det er tre grunnleggende fysikklover som styrer tilgjengelig energi fra vinden. Den første loven sier at energien produsert av turbinen er proporsjonal med kvadratet av vindhastigheten. Den andre loven sier at tilgjengelig energi er proporsjonal med bladets feide område. Energien er proporsjonal med kvadratet av bladets lengde. Den tredje loven fastslår at den maksimale teoretiske effektiviteten til et vindturbin er 59%.
I motsetning til de gamle vindmøllene i Castilla La Mancha eller Nederland, presser vinden i disse vindmøllene bladene til å rotere, og moderne vindturbiner bruker mer komplekse aerodynamiske prinsipper for å fange vindenergi mer effektivt. Faktisk ligner årsaken til at et vindturbin beveger bladene på grunnen til at et fly blir i luften, og det skyldes et fysisk fenomen.
I vindturbiner genereres to typer aerodynamiske krefter i rotorbladene: Den ene kalles skyvekraft, som er vinkelrett på vindstrømmens retning, og den andre kalles drag, som er parallell med vindstrømmen . luft.
Utformingen av turbinbladene er veldig lik designen til en flyvinge og oppfører seg som sistnevnte under vindfulle forhold. På en flyvinge er den ene overflaten veldig rund, mens den andre er relativt flat. Når luft sirkulerer gjennom kvernbladene i dette designet, er luftstrømmen gjennom den glatte overflaten langsommere enn luftstrømmen gjennom den runde overflaten. Denne hastighetsforskjellen vil igjen gi en trykkforskjell, som er bedre på en glatt overflate enn på en rund overflate.
Sluttresultatet er en kraft som virker på thrustervingens glatte overflate. Dette fenomenet kalles "Venturi -effekten", som er en del av årsaken til "løft" -fenomenet, som på sin side forklarer det hvorfor flyet forblir i luften.
Interiør i vindgeneratorer
Bladene til en vindturbin bruker også disse mekanismene til å forårsake en rotasjonsbevegelse rundt aksen. Bladdelen gir lettere rotasjon på den mest effektive måten. Inne i generatoren foregår prosessen med å konvertere bladets rotasjonsenergi til elektrisk energi etter Faradays lov. Den må inneholde en rotor som roterer under påvirkning av vinden, koblet til en generator, og konverterer roterende mekanisk energi til elektrisk energi.
Elementer av en vindturbin
Funksjonene implementert av hvert element er følgende:
- rotor: Den samler vindenergi og omdanner den til roterende mekanisk energi. Selv i forhold med svært lav vindhastighet er utformingen avgjørende for sving. Det kan sees fra det forrige punktet at bladseksjonen er nøkkelen til å sikre rotorrotasjon.
- Turbinkopling eller støttesystem: tilpasse bladets rotasjonsbevegelse til rotasjonsbevegelsen til generatorrotoren som den er koblet til.
- Multiplikator eller girkasse: Ved normale vindhastigheter (mellom 20-100 km / t) er rotorhastigheten lav, rundt 10-40 omdreininger per minutt (rpm); For å generere elektrisitet må generatorens rotor operere ved 1.500 o / min, så nacellen må inneholde et system som konverterer hastigheten fra startverdien til sluttverdien. Dette oppnås ved en mekanisme som ligner girkassen i en bilmotor, som bruker et sett med flere gir for å rotere den bevegelige delen av generatoren med en hastighet som er egnet for å generere elektrisitet. Den inneholder også en brems for å stoppe rotasjonen av rotoren når vinden er veldig sterk (mer enn 80-90 km / t), noe som kan skade enhver komponent i generatoren.
- Generator: Det er en rotor-statorsamling som genererer elektrisk energi, som overføres til transformatorstasjonen gjennom kabler installert i tårnet som støtter nacellen, og deretter mates inn i nettet. Generatoreffekten varierer mellom 5 kW for middels turbin og 5 MW for den største turbinen, selv om det allerede er 10 MW turbiner.
- Orienteringsmotor: Tillater komponenter å rotere for å plassere nacellen i retning av den rådende vinden.
- Støttemast: Det er den strukturelle støtten til generatoren. Jo større kraften til turbinen er, desto større lengde på bladene er, og derfor større høyden nacellen må være plassert på. Dette legger til ytterligere kompleksitet i tårnutformingen, som må støtte vekten av generatoren. Bladet må også ha høy strukturell stivhet for å tåle sterk vind uten å bryte.
- Padler og vindmålere: enheter plassert på baksiden av gondolene som inneholder generatorer; de bestemmer retningen og måler vindhastigheten, og virker på bladene for å bremse dem når vindhastigheten overskrider en terskel. Over denne terskelen er det en strukturell risiko for turbinen. Dette er vanligvis en Savonious turbintype.
Jeg håper at du med denne informasjonen kan lære mer om vindturbinen og dens egenskaper.