Ale jak wiatr staje się energii elektrycznej? Bezpośredni poprzednik prądu turbiny wiatrowe są stare młyny, które są nadal używane do różnych zadań, takich jak wydobywanie wody lub mielenie ziarna. ZA wiatrak Jest to maszyna, która ma ostrza lub ostrza przymocowane do wspólnego wału, który zaczyna się obracać, gdy wieje wiatr.
Ten obracający się wał jest połączony z różnymi typami maszyn, na przykład maszynami do mielenia ziarna, pompowania wody lub generować elektryczność.
Aby dostać energii elektrycznej, ruch ostrzy napędza generator elektryczny (alternator lub dynamo), który przekształca energia mechaniczna obrotu w energia elektryczna. Energia elektryczna może być przechowywana w bateriach lub przesyłana bezpośrednio do sieci. Operacja jest dość prosta, komplikuje się badanie i budowa turbiny wiatrowe coraz bardziej wydajne.
Rodzaje turbin wiatrowych
Wiatrak może być pozioma oś, które są obecnie najczęściej spotykane lub też są Oś pionowa.
Z Wikipedii definicja pionowe turbiny wiatrowe lub poziomo, gdy pracuje prądnica przetwarzanie energii kinetycznej wiatru w energii mechanicznej i za pośrednictwem turbiny wiatrowej w energii elektrycznej.
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, pozwalają objąć szeroki zakres od pojedynczych zastosowań małej mocy po instalacje w dużych farmach wiatrowych.
Pionowe turbiny wiatrowe
Jak wspomniano, turbiny wiatrowe o osi pionowej lub pionowej nie potrzebują mechanizmu orientacji, a jaki byłby generator prądu można znaleźć na ziemi.
Su 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.
Wady
Jeden z najczęstszych problemów turbiny wiatrowe to jego ogromny rozmiar, oprócz wibracji i hałasu, które powodują. Z tego powodu zwykle znajdują się one w obszarach oddalonych od domów. Jednak firmy i naukowcy na całym świecie nadal pracują nad tym budować mniejsze turbiny (Możesz zapoznać się z artykułem na temat mini energetyki wiatrowej), o cicho które mogą znajdować się na obszarach miejskich.
Ale jeden z problemów, który najbardziej niepokoi w dziedzinie generacji energia wiatrowa Jest to zmienność źródła, czyli wiatru. Plik turbiny Ogólnie rzecz biorąc, są przygotowane do optymalnego funkcjonowania, gdy wiatr wieje w pewnym zakres prędkości. Z jednej strony do poruszania ostrzami wymagana jest pewna minimalna prędkość, z drugiej strony jest też maksymalny limit.
Na przykład najczęstsze jest to, że te limity są z Prędkość wiatru od 3 do 24 metrów na sekundę. Minimum nazywa się szybkością połączenia, to znaczy minimum do wytworzenia pewnej energii elektrycznej, a maksimum nazywa się prędkością odcięcia, to znaczy, gdy już przynosi efekt przeciwny do zamierzonego, ponieważ może spowodować uszkodzenie mechanizmu.
Un wiatrak może być sam lub w farmy wiatrowe, na lądzie tworzącym lądowe farmy wiatrowe, na wybrzeżu morza lub nawet mogą być instalowane na wodach w pewnej odległości od wybrzeża w tzw morska lub morska farma wiatrowa.
Budowa turbiny wiatrowej lub turbiny wiatrowej
Istnieją tysiące farm wiatrowych pełnych modeli ZĘBY (turbiny wiatrowe o osi poziomej). Maszyny te składają się z następujących segmentów.
Wieża i fundament: Fundamenty wieży mogą być płaskie lub głębokie, co gwarantuje w obu przypadkach stabilność turbiny wiatrowej, zamocowanie gondoli i łopatek silnika. Fundament musi również absorbować napory spowodowane zmianami i siłą wiatru.
Wieże mogą być różnych typów w zależności od ich cech:
- Stalowe rurki: Większość turbin wiatrowych jest zbudowana z rurowych stalowych wież.
- Betonowe wieże: Są budowane w tym samym miejscu, co pozwala na obliczenie wymaganej wysokości.
- Prefabrykowane wieże betonowe: Składają się z gotowych elementów, a ich segmenty są umieszczane w tym samym miejscu.
- Struktury kratowe: Produkowane są z profili stalowych.
- Hybrydy: Mogą mieć cechy i materiały różnych typów wież.
- Napięte maszty wieże z wiatrem: Charakteryzują się mniejszymi rozmiarami turbin wiatrowych.
Rotor: Wirnik jest „sercem” każdego wiatraka, ponieważ podtrzymuje łopatki turbiny, poruszając nimi mechanicznie i obrotowo, aby przekształcić siłę wiatru w energię.
Gondola: Jest to najbardziej widoczna głowa turbiny wiatrowej, hełm, który ukrywa i konserwuje całą maszynę turbiny. Gondola łączy się z wieżą za pomocą łożysk aby móc podążać za kierunkiem wiatru.
Pole mnożnika: Oprócz tego, że jest w stanie wytrzymać zmiany wiatru, skrzynia biegów ma za zadanie sprzężenie niskich prędkości obrotowych wirnika z dużymi prędkościami generatora. Jak mówi jego własne słowo; udaje się zwielokrotnić 18-50 obrotów na minutę generowanych przez naturalny ruch wirnika do około 1.750 obrotów na minutę, gdy opuszcza on generator.
Generator: Odpowiada za przekształcanie energii mechanicznej w energię elektryczną. W przypadku turbin dużej mocy stosuje się generatory asynchroniczne z podwójnym zasilaniem, chociaż istnieje również wiele konwencjonalnych generatorów synchronicznych i asynchronicznych.
Hamulce: W układzie napędowym zastosowano hamulce mechaniczne, będąc w nich niezbędnym wysokim współczynnikiem tarcia w warunkach statycznych oraz dużą odpornością na ściskanie.
Wyposażenie elektryczne turbiny wiatrowej lub wiatraka
Dzisiejsze turbiny wiatrowe składają się nie tylko z łopat i generatora dostarczającego tanią energię do domów. Turbiny wiatrowe muszą również mieć indywidualny system zasilania i liczne czujniki. Tym ostatnim udaje się monitorować i mierzyć temperaturę, kierunek wiatru, jego prędkość i inne parametry, które mogą pojawić się wewnątrz gondoli lub w otoczeniu.
Zalety szybkich turbin wiatrowych w porównaniu z wolnymi
Największą zaletą tak zwanych „wolnych turbin wiatrowych” jest to, że je posiadają więcej ostrzy że bystrza i ich materiały są zwykle taniej. Ale jakie masz problemy? Pomimo dużych średnic (od 40 do 90 m wysokości) i posiadających wirniki, których głowice sięgają 100 m, turbiny wiatrowe szybkie są lżejsze niż powolne.
Osiąga się to dzięki generatorom dużej mocy (od 0,5 do 3 MW), które jeszcze bardziej wykorzystują stosunek wysokości do mocy wiatru.
Ponieważ są lżejsze, ostrza poruszają się szybciej, więc rozmiar i Koszt skrzynki mnożnika który napędza generator elektryczny jest zmniejszona.
Mając mniejszą liczbę łopatek, można je łatwiej regulować, aby dostosować ich moc zgodnie z charakterystyką wiatru. Szybkie turbiny wiatrowe są bardziej odporne na naprężenia spowodowane podmuchami wiatru. Nacisk osiowy spowodowany działaniem wiatru na nieruchomy wirnik jest mniejszy w szybkich turbinach wiatrowych niż podczas obracania się; odwrotnie dzieje się w powolne turbiny wiatrowe.
Najpotężniejszy wiatrak na świecie
Vestas przedstawił aktualizację największej turbiny wiatrowej na świecie. Nie mam przymiotników, aby opisać, jak ogromna jest ta turbina. V164, wiatrak o długości 220 metrów z 38-tonowe, 80-metrowe ostrza, właśnie skupił całą uwagę wszystkich zainteresowanych odnawialnymi źródłami energii w Danii.
Poprzednia turbina była w stanie dostarczyć moc 8 MW, a dzięki aktualizacjom może teraz osiągać 9 MW wyjście w określonych warunkach. W swoim pierwszym teście V164 był zdolny do wytworzenia 216.000 24 kWh w zaledwie XNUMX godziny.
Jest to nie tylko absolutny rekord wytwarzania energii wiatrowej przez pojedynczy wiatrak, ale jest to najwyraźniejszy dowód na to, że wiatry oceaniczne będą miały kluczową rolę w trwającej już transformacji energetycznej.
Wystarczająco dużo, aby zasilać dom przez 66 lat
Według Torbena Hvid larsen, CTO w Vestas:
"Nasz prototyp ustanowił kolejny rekord generacji, 216.000 24 kWh wyprodukowanych w ciągu 9 godzin. Jesteśmy przekonani, że ta turbina wiatrowa o mocy XNUMX MW okazała się gotowa do wprowadzenia na rynek i wierzymy, że odegra kluczową rolę w obniżaniu cen morskiej energii wiatrowej ”.
Zwykle mówienie o kilowatach jest nieco trudne i abstrakcyjne. Ale według oficjalnych organów średnie zużycie energii elektrycznej w hiszpańskim domu wynosi 3.250 kWh rocznie. Kwota nieco wyższa niż średnie roczne zużycie mieszkań miejskich w głównych miastach Ameryki Południowej. Biorąc to pod uwagę, w ciągu jednego dnia produkcji mógłby dostarczać energię elektryczną do przeciętnego domu od ponad 66 lat.
Przy rozmiarze większym niż Torres Kio w Madrycie i podobnym do Torre Mayor w Meksyku, obwód, który przecinają, jest większy niż metalowe koło London Eye w Londynie. Ta turbina to ewolucja V164-8.0 MW, turbiny wiatrowej już pobił rekordy w 2014 roku i może zasilić 16.000 XNUMX brytyjskich gospodarstw domowych.
Dbam o 50 km od Edilberto