Pionowa turbina wiatrowa

Un pionowa turbina wiatrowa u poziomo jest jak działający generator elektryczny przetwarzanie energii kinetycznej wiatru w energii mechanicznej i za pośrednictwem turbiny wiatrowej w energii elektrycznej.

Istnieją dwa główne typy plików turbina wiatrowa o osi pionowej i poziomej. Te z osią pionową wyróżniają się tym, że nie potrzebują mechanizmu orientacji, a generator elektryczny można ustawić na ziemi. Z drugiej strony te z osią poziomą są najczęściej używane i pozwalają na pokrycie szerokiego zakresu izolowanych zastosowań małej mocy, aż po instalacje w dużych farmach wiatrowych.

Zagłębimy się w dwa główne, takie jak wspomniane wcześniej turbiny wiatrowe o osi pionowej i poziomej, i czym one byłyby nowe propozycje, które starają się jak najlepiej wykorzystać to wiatrowi w celu wytworzenia energii elektrycznej. Jesteśmy za kilka lat, w których technologia się rozwija i za każdym razem widzimy nowe propozycje, takie jak bez śmigłowe turbiny wiatrowe projektu Vortex lub to Wind Tree, rodzaj mechanicznego drzewa, które cicho generuje energię.

Co to jest pionowa turbina wiatrowa?

Turbina wiatrowa o pionowej osi to zasadniczo turbina wiatrowa, w której wał wirnika jest zainstalowany w pozycji pionowej i może generować energię elektryczną bez względu na kierunek, z którego wieje wiatr. Zaletą tego typu pionowej turbiny wiatrowej jest to, że może generować energię elektryczną nawet w miejscach o słabym wietrze oraz obszary miejskie, gdzie przepisy budowlane generalnie zabraniają instalowania poziomych turbin wiatrowych.

Jak wspomniano, turbiny wiatrowe o osi pionowej lub pionowej nie ma potrzeby stosowania mechanizmu orientacji a jaki byłby generator elektryczny można znaleźć na ziemi. Jego produkcja energii jest niższa i ma kilka drobnych utrudnień, takich jak konieczność zmotoryzowania, aby ruszyć.

Tam trzy rodzaje pionowych turbin wiatrowych podobnie jak Savonius, Giromill i Darrrieus.

Typ Savonius

Charakteryzuje się byciem utworzone przez dwa półkola przemieszczony poziomo na pewną odległość, przez którą przemieszcza się powietrze, więc wytwarza niewielką moc.

żyromil

Wyróżnia się posiadaniem zestaw dołączonych ostrzy pionowych z dwoma prętami na osi pionowej i oferuje zakres zasilania od 10 do 20 kW.

darrieus

Utworzono za pomocą dwóch lub trzech dwuwypukłych ostrzy połączonych do osi pionowej na dole i na górze pozwala wykorzystać wiatr w szerokim paśmie prędkości. Wadą jest to, że nie włączają się same i potrzebują wirnika Savoniusa.

Jak działa turbina wiatrowa o pionowej osi?

W pionowych turbinach wiatrowych łopaty obracają się z siłą napędzającą wiatr. Pionowe turbiny wiatrowe, w przeciwieństwie do poziomych, są zawsze ustawione zgodnie z wiatrem. Nie ma znaczenia, w którym kierunku są te same, ponieważ mogą pracować nawet wtedy, gdy wiatr wieje z małą prędkością. Zaletą tych pionowych turbin wiatrowych jest to, że są mniejsze i lżejsze niż turbiny, które mają poziome. Będąc mniejszymi, generują mniej energii. Są jednak w stanie ogrzać dom, mając włączone wszystkie światła wewnętrzne i zewnętrzne oraz ładować akumulator samochodu elektrycznego.

Turbiny wiatrowe o osi poziomej

Te z osią poziomą są Najczęściej używane i to właśnie one możemy spotkać w tych dużych farmach wiatrowych, gdzie tego typu turbiny wiatrowe mogą pracować powyżej 1 MW mocy.

Jest to w zasadzie maszyna rotacyjna w którym ruch jest wytwarzany przez energię kinetyczną wiatru, gdy oddziałuje on na wirnik, który zwykle ma trzy łopaty. Wytworzony ruch obrotowy jest przekazywany i zwielokrotniany za pomocą powielacza prędkości do generatora, który jest odpowiedzialny za wytwarzanie energii elektrycznej.

Wszystkie te elementy stoją na gondoli Jest umieszczony na szczycie wieży wsporczej. To te konwencjonalne, które można spotkać w niektórych regionach naszego kraju, które mają inny horyzont i krajobraz, ale oferują czystą i tanią energię.

Każda turbina wiatrowa ma mikroprocesor odpowiedzialny za sterowanie i regulować jego zmienne uruchamiania, działania i wyłączania. To przenosi wszystkie te informacje i dane do centrum sterowania instalacji. Każda z tych turbin wiatrowych zawiera u podstawy wieży szafę ze wszystkimi komponentami elektrycznymi (przełączniki automatyczne, przekładniki prądowe, zabezpieczenia przeciwprzepięciowe itp.), Które ułatwiają transport wytworzonej energii elektrycznej do momentu podłączenia do sieci lub zużycia zwrotnica.

Energia pozyskiwana z turbiny wiatrowej zależy od siły wiatru która przechodzi przez wirnik i jest wprost proporcjonalna do gęstości powietrza, powierzchni omiatanej przez jego łopatki i prędkości wiatru.

Działanie turbiny wiatrowej charakteryzuje się krzywą mocy który wskazuje zakres prędkości wiatru, w którym może pracować, oraz moc potrzebną w każdym przypadku.

Jaki typ turbiny wiatrowej jest bardziej wydajny?

Jeśli chodzi o efektywność energetyczną, wygrywają poziome turbiny wiatrowe. I to, że są w stanie osiągnąć wyższą prędkość obrotową, więc potrzebują skrzyni biegów o niższym współczynniku zwielokrotnienia obrotów. Dodatkowo, ponieważ budowa tych turbin wiatrowych musi być wykonana dość wysoko w większym stopniu wykorzystywana jest zwiększona prędkość wiatru. W górnych warstwach atmosfery prędkość wiatru jest wyższa, ponieważ nie ma żadnych przeszkód.

Jakie są wady turbin wiatrowych VAWT?

Wady tego typu turbin wiatrowych obejmują:

• Początkowy koszt instalacji jest dość wysoki.
• Jeśli musisz w obszarze, w którym nie ma stale zbyt silnego wiatru, są szanse, że nie można uzyskać efektywności energetycznej.
• Możesz mieć problemy z sąsiadami z powodu hałasu.
• Turbiny zwykle działają tylko z wydajnością około 30%.

Wykorzystanie turbin wiatrowych i historia

Wykorzystanie energii elektrycznej z wiatru było już wykorzystywane w przypadku wirników wiatrowych w zlokalizowanych izolowanych domach na terenach wiejskich w połowie XX wieku.

Ale tym, który naprawdę postawił na tę technologię w latach 70., była Dania. Ten fakt pozwolił na istnienie tego kraju jeden z wiodących producentów tego typu turbiny wiatrowej, jak ma to miejsce w przypadku Vestas i Siemens Wind Power.

Już w 2013 roku energetyka wiatrowa wyprodukował odpowiednik 33% całkowitego zużycia energii elektrycznej, z 39% w 2014 r. Obecnie celem Danii jest osiągnięcie 50% do 2020 r., a do 2035 r. 84%.

Zmiana, której dokonał ten kraj ze względu na wysoką emisję CO2 pod koniec lat 70. głównym wyborem dla tego kraju stała się energia odnawialna. Doprowadziło to do zmniejszenia zależności energetycznej od innych krajów i zmniejszenia globalnego zanieczyszczenia.

Historyczna była instalacja w Danii pierwsza turbina wiatrowa o mocy 2 MW. Elektrownia miała rurową wieżę i trzy łopaty. Został zbudowany przez nauczycieli i uczniów ze szkoły Tvind. A zabawne w tej historii jest to, że z tych „amatorów” wyśmiewano się na dzień przed inauguracją. Do dziś turbina ta działa i ma konstrukcję bardzo podobną do najnowocześniejszych turbin wiatrowych.

Przyszłość turbin wiatrowych

Do dziś pojawiają się innowacje technologiczne ulepszać aplikacje energii wiatru. W 2015 roku największą zainstalowaną turbiną był Vestas V164 do użytku w pobliżu wybrzeża.

W 2014 roku ponad 240.000 XNUMX turbin wiatrowych działały na świecie, wytwarzając 4% światowej energii elektrycznej. W 2014 roku całkowita moc przekroczyła 336 Gw, a Chiny, Stany Zjednoczone, Niemcy, Hiszpania i Włochy były liderami w instalacjach.

Nie tylko te kraje zwiększają populację turbin wiatrowych o osi pionowej lub poziomej, ale także wiele innych szukają sposobu, aby być bardziej zrównoważonym Tak jak we Francji w przypadku Wieży Eiffla, która teraz wytwarza własną energię dzięki nowo zainstalowanym turbinom wiatrowym i do której zostaną dodane światła LED, panele słoneczne i system zbierania wody deszczowej, aby promować czystą i tanią energię.

Nie możemy też zapomnieć o nowych próbach w postaci 157 turbin wiatrowych dla 3 nowych farm wiatrowych w RPA wyjdzie spod ręki jednego z największych producentów tego typu technologii jakim jest Siemens. Dodają one między 3 moc 140 mW i oczekuje się, że zostaną zainstalowane do początku 2016 r., Aby zapewnić energię elektryczną pobliskim mieszkańcom tego afrykańskiego kraju.

Podobne artykuł:

Wszystko, co musisz wiedzieć o turbinach wiatrowych

Technologia pływających turbin wiatrowych

Jak mogliśmy zobaczyć w historia energetyki wiatrowej, morska energia wiatrowa zaczął się rozwijać w 2009 roku kiedy pływająca turbina wiatrowa Hywind została zainstalowana w Norwegii kosztem blisko 62 milionów dolarów.

Japonia po katastrofie nuklearnej w Fukushimie tak opracował instalację 80 morskie turbiny wiatrowe na pobliskim wybrzeżu do 2020 r.

Vortex Propellerless Wind Turbines

Hiszpańska firma o nazwie Deutecno ma stworzyli turbinę wiatrową bez ruchomych części który zdobył pierwszą nagrodę w kategorii Energia na The South Summit 2014.

Te bez śmigłowe turbiny wiatrowe są byliby odpowiedzialni za wyeliminowanie tych ogromnych turbin wiatrowych które modyfikują horyzont, gdziekolwiek są zainstalowane. Jego funkcjonalność będzie podobna, ale przy dość znacznych oszczędnościach, poza tym, że jego konserwacja i instalacja są tańsze.

Musi również istnieć plik zmniejszenie wpływu na środowisko poza tym eliminuje hałas generowany przez tradycyjne turbiny wiatrowe.

Ich technologia działa w ten sposób wykorzystuje odkształcenia spowodowane wibracjami który jest spowodowany wiatrem wchodzącym w rezonans w półsztywnym pionowym cylindrze i zakotwiczonym w ziemi.

Główna część Vortexu, jaką jest cylinder, została wykonane z materiałów piezoelektrycznych i włókna szklanego lub węgla, a energia elektryczna jest wytwarzana przez odkształcenie tych materiałów.

Rok 2016 będzie rokiem w którym gotowy jest pierwszy wiatrak bezłopatkowy.

Drzewo wiatru

Dość nowatorskim projektem jest Drzewo Wiatru, które jest rozwijane przez NewWind i to jest składa się z 72 sztucznych liści. Każdy z nich to pionowa turbina o stożkowym kształcie i niewielkiej masie, która może generować moc przy lekkim wietrze z prędkością 2 metrów na sekundę.

To pozwala generować moc przez 280 dni w ciągu roku, a jego całkowita produkcja wynosi 3.1 kW przy 72 turbinach. Drzewo wiatru o wysokości 11 metrów i średnicy 8 metrów jest zbliżone do rozmiarów prawdziwego drzewa, dzięki czemu idealnie pasuje do tej przestrzeni miejskiej.

Un dość szczególny projekt a to stawia nas przed tymi postępami technologicznymi, które poszukują sposobu na zwiększenie wydajności i dostarczenie wystarczającej ilości energii do publicznej sieci elektroenergetycznej lub jako dodatek do budynku.

Części turbiny wiatrowej

Turbiny wiatrowe jako całość mogą mierzyć do 200 metrów wysokości i 20 ton wagowy. Jego konstrukcja i komponenty są złożone i zostały wyprodukowane w celu optymalizacji wytwarzania energii od prędkości XNUMX do maksymalnej.

Między komponentami a części turbiny wiatrowejr mamy:

Baza

Podstawy dla turbiny wiatrowej mają być dobrze przymocowany do mocnej podstawy. W tym celu turbiny wiatrowe o osi poziomej są budowane z podziemnym żelbetowym fundamentem, który dostosowuje się do terenu, w którym się znajduje, i pomaga wytrzymać obciążenia wiatrem.

Wieża

Wieża jest częścią turbiny wiatrowej wspiera cały ciężar i jest tym, który utrzymuje ostrza nad ziemią. Zbudowany jest ze zbrojonego betonu na dole i ze stali na górze. Zwykle jest wydrążona, aby umożliwić dostęp do gondoli. Wieża jest odpowiedzialna za podniesienie turbiny wiatrowej na tyle, aby mogła wykorzystać maksymalne możliwe prędkości wiatru. Obrotowa gondola ze stali lub włókna szklanego jest przymocowana do końca wieży.

Ostrza i wirnik

Dzisiejsze turbiny składają się z trzy ostrza, ponieważ zapewnia większą płynność w zakręcie. Łopatki wykonane są z kompozytu poliestrowego wzmocnionego włóknem szklanym lub węglowym. Związki te zapewniają ostrzom większą odporność. Łopaty mogą mieć do 100 metrów długości i są połączone z piastą wirnika. Dzięki tej piaście łopaty mogą zmieniać kąt padania łopatek, aby wykorzystać wiatr.

Jeśli chodzi o wirniki, obecnie są poziome i mogą mieć fugi. Zwykle znajduje się po nawietrznej stronie wieży. Odbywa się to w celu zmniejszenia cyklicznych obciążeń na łopatkach, które pojawiają się, jeśli znajduje się po zawietrznej, ponieważ jeśli ostrze zostanie umieszczone za śladem wieży, prędkość incydentu zostanie znacznie zmieniona.

Gondola

Można tak powiedzieć, że jest to boks Jest to siłownia turbiny wiatrowej. Gondola obraca się wokół wieży, ustawiając turbinę w kierunku wiatru. Gondola zawiera skrzynię biegów, wał główny, układy sterowania, prądnicę, hamulce i mechanizmy obrotowe.

Skrzynia biegów

Funkcją skrzyni biegów jest wyregulować prędkość skrętu od wału głównego do tego, którego potrzebuje generator.

Generator

W dzisiejszych turbinach wiatrowych istnieją trzy rodzaje turbin które różnią się tylko zachowaniem generatora, gdy jest on w warunkach nadmiernej prędkości wiatru i podejmowane są próby uniknięcia przeciążeń.

Prawie wszystkie turbiny wykorzystują jeden z tych 3 systemów:

• Generator indukcyjny klatki wiewiórki
• Dwufazowy generator indukcyjny
• Generator synchroniczny

System łamania

Układ hamulcowy to jest system bezpieczeństwa Posiada tarcze, które pomagają w sytuacjach awaryjnych lub konserwacyjnych, aby zatrzymać młyn i zapobiec uszkodzeniu konstrukcji.

System kontroli

Wiatrak jest w pełni kontrolowane i zautomatyzowane przez system sterowania. System ten składa się z komputerów zarządzających informacjami dostarczanymi przez wiatrowskaz oraz anemometr umieszczony na szczycie gondoli. W ten sposób, znając warunki pogodowe, można lepiej zorientować młyn i łopaty, aby zoptymalizować wytwarzanie mocy przy wiejącym wietrze. Wszystkie otrzymane informacje o stanie turbiny mogą być przesyłane zdalnie na centralny serwer i mieć wszystko pod kontrolą. W przypadku, gdy prędkość wiatru lub warunki pogodowe mogą uszkodzić konstrukcję turbiny wiatrowej, dzięki systemowi sterowania można szybko poznać sytuację i aktywować układ hamulcowy, unikając w ten sposób uszkodzeń.

Dzięki tym wszystkim częściom turbiny wiatrowej możesz generować energię elektryczną z wiatru w sposób odnawialny i niezanieczyszczający dla środowiska.