Vertikálna veterná turbína

Un vertikálna veterná turbína u horizontálne je ako elektrický generátor, ktorý funguje premenou kinetickej energie vetra v mechanickej energii a cez veternú turbínu v elektrickej energii.

Existujú dva hlavné typy vertikálna a horizontálna os veternej turbíny. Tí so zvislou osou vynikajú tým, že nepotrebujú orientačný mechanizmus a aký je elektrický generátor, môžu byť usporiadaní na zemi. Na druhej strane sú najpoužívanejšie tie s horizontálnou osou, ktoré umožňujú pokryť širokú škálu izolovaných aplikácií malého výkonu až po inštalácie vo veľkých veterných farmách.

Budeme sa venovať dvom hlavným, ako sú vyššie uvedené veterné turbíny so zvislou a vodorovnou osou, a tým, čo by boli nové návrhy, ktoré sa snažia z toho vyťažiť čo najviac do vetra na výrobu elektrickej energie. Sme za pár rokov, kedy technológia napreduje a vidíme zakaždým nové návrhy, ako napríklad veterné turbíny bez vrtúľ projektu Vortex alebo Wind Tree, akýsi mechanický strom, ktorý ticho generuje energiu.

Čo je to vertikálna veterná turbína?

Veterná turbína so zvislou osou je v podstate veterná turbína, v ktorej je hriadeľ rotora inštalovaný vo zvislej polohe a môže vyrábať elektrinu bez ohľadu na to, z ktorého smeru vietor prichádza. Výhodou tohto typu vertikálnej veternej turbíny je to môže vyrábať elektrinu aj na miestach s slabým vetrom a mestské oblasti, kde stavebné predpisy všeobecne zakazujú inštaláciu vodorovných veterných turbín.

Ako už bolo spomenuté, veterné turbíny so zvislou alebo zvislou osou nie je potrebný orientačný mechanizmus a aký by to bol elektrický generátor, nájdete na zemi. Jeho výroba energie je nižšia a má niekoľko malých znevýhodnení, ako je napríklad potreba motorizácie, aby ste mohli ísť.

Tam tri typy vertikálnych veterných turbín rovnako ako Savonius, Giromill a Darrrieus.

Savoniusov typ

To sa vyznačuje tým, že je tvorené dvoma polkruhmi horizontálne posunutý v určitej vzdialenosti, cez ktorú cestuje vzduch, takže vyvíja malú silu.

gyromil

Vyniká tým, že má sada pripevnených zvislých čepelí s dvoma tyčami na zvislej osi a ponúka rozsah dodávky energie od 10 do 20 Kw.

darrieus

Formované dvoma alebo tromi bikonvexnými čepeľami spojenými k zvislej osi dole a hore, umožňuje využívať vietor v širokom pásme rýchlostí. Nevýhodou je, že sa nezapínajú samy a potrebujú rotor Savonius.

Ako funguje veterná turbína so zvislou osou?

Vo vertikálnych veterných turbínach sa lopatky otáčajú silou, ktorá poháňa vietor. Vertikálne veterné turbíny sú na rozdiel od horizontálnych vždy vyrovnané s vetrom. Nezáleží na tom, aký je ich smer, pretože môžu pracovať, aj keď vietor fúka nízkou rýchlosťou. Výhodou týchto vertikálnych veterných turbín je, že sú menšie a ľahšie ako turbíny, ktoré majú horizontálu. Ak sú menšie, generujú menej energie. Sú však schopné vykurovať dom, rozsvietiť všetky vnútorné a vonkajšie svetlá a dobiť batériu elektromobilu.

Veterné turbíny s horizontálnou osou

Tí s vodorovnou osou sú Najpoužívanejšie a práve tie môžeme nájsť v tých veľkých veterných farmách, kde je možné tento typ veterných turbín použiť nad 1 Mw energie.

Je to v podstate rotačný stroj v ktorom je pohyb produkovaný kinetickou energiou vetra, keď pôsobí na rotor, ktorý má zvyčajne tri listy. Vyprodukovaný rotačný pohyb sa prenáša a znásobuje pomocou násobiča rýchlosti na generátor, ktorý je zodpovedný za výrobu elektrickej energie.

Všetky tieto komponenty stoja na gondole Je umiestnená na vrchu podpornej veže. Sú to tie konvenčné, ktoré možno nájsť v určitých regiónoch našej krajiny, ktoré vytvárajú iný horizont a krajinu, ale ponúkajú čistú a lacnú energiu.

Každá veterná turbína má mikroprocesor, ktorý je zodpovedný za riadenie a reguluje jeho spúšťacie, prevádzkové a vypínacie premenné. Toto prenesie všetky tieto informácie a údaje do riadiaceho centra inštalácie. Každá z týchto veterných turbín obsahuje na spodnej časti veže skriňu so všetkými elektrickými komponentmi (automatické spínače, transformátory prúdu, prepäťové ochrany atď.), Ktoré uľahčujú prenos generovanej elektrickej energie až do pripojenia k sieti alebo k spotrebe. bodov.

Energia získaná z veternej turbíny závisí od sily vetra ktorý prechádza rotorom a je priamo úmerný hustote vzduchu, oblasti zmietanej jeho lopatkami a rýchlosti vetra.

Prevádzka veternej turbíny sa vyznačuje svojou výkonovou krivkou ktorá udáva rozsah rýchlostí vetra, v ktorom je možné ich prevádzkovať, a výkon, ktorý je potrebný pre každý prípad.

Aký typ veternej turbíny je účinnejší?

Pokiaľ ide o energetickú účinnosť, v hre vyhrávajú horizontálne veterné turbíny. Je to tak, že sú schopné dosiahnuť vyššiu rýchlosť otáčania, takže potrebujú prevodovku s nižším pomerom znásobenia otáčania. Navyše, pretože konštrukcia týchto veterných turbín musí byť vykonaná dosť vysoko vo väčšej miere sa využíva zvýšená rýchlosť vetra. V horných vrstvách atmosféry je rýchlosť vetra vyššia, pretože nemá žiadny typ prekážok.

Aké sú nevýhody veterných turbín VAWT?

Medzi nevýhody týchto typov veterných turbín patria:

• Počiatočné náklady na inštaláciu sú pomerne vysoké.
• Je pravdepodobné, že ak musíte v oblasti, kde nie je neustále príliš veľa vetra energetická účinnosť sa nedá odstrániť.
• Z dôvodu hluku môžete mať problémy so susedmi.
• Turbíny zvyčajne pracujú iba s kapacitou približne 30%.

Využitie veterných turbín a história

Využitie elektrickej energie z vetra sa už používalo s veternými rotormi v izolovaných domoch, ktoré sa nachádzajú vo vidieckych oblastiach v polovici XNUMX. storočia.

Ale ten, kto v 70. rokoch skutočne stavil na túto technológiu, bolo Dánsko. Táto skutočnosť umožnila tejto krajine byť jeden z popredných výrobcov tohto typu veternej turbíny, ako je to v prípade spoločností Vestas a Siemens Wind Power.

Už v roku 2013 veterná energia vyprodukovali ekvivalent 33% celkovej spotreby elektriny, v roku 39 to bolo 2014%. Teraz je cieľom Dánska dosiahnuť 50% do roku 2020 a do roku 2035 84%.

Zmena, ktorú táto krajina priniesla, bola kvôli vysokým emisiám CO2 na konci 70. rokov sa tak obnoviteľná energia stala hlavnou voľbou pre túto krajinu. To viedlo k zníženiu energetickej závislosti od iných krajín a zníženiu globálneho znečistenia.

Historická bola inštalácia prvá veterná turbína, ktorá dosiahla 2 Mw. Elektráreň mala rúrkovú vežu a tri čepele. Postavili ju učitelia a študenti z tvindskej školy. A vtipné na tomto príbehu je, že tým „amatérom“ sa v ich deň pred inauguráciou vysmievali. Táto turbína dodnes funguje a má konštrukciu veľmi podobnú najmodernejším veterným elektrárňam.

Budúcnosť veterných turbín

Dodnes sa objavujú technologické inovácie vylepšiť aplikácie veternej energie. V roku 2015 bola najväčšou inštalovanou turbínou Vestas V164 na použitie v blízkosti pobrežia.

V roku 2014 viac ako 240.000 XNUMX veterných turbín pôsobili vo svete a vyrábali 4% svetovej elektriny. V roku 2014 celková kapacita prekonala 336 Gw, pričom lídrami v inštaláciách boli Čína, USA, Nemecko, Španielsko a Taliansko.

A nielen v týchto krajinách rastie populácia veterných turbín s vertikálnou alebo horizontálnou osou, ale aj v mnohých ďalších hľadajú spôsob, ako byť udržateľnejší ako sa to vo Francúzsku deje s Eiffelovou vežou, ktorá teraz vyrába vlastnú energiu vďaka niektorým novo inštalovaným veterným turbínam a ku ktorej budú pridané LED svetlá, solárne panely a systém zberu dažďovej vody na podporu čistej a lacnej energie.

Nemôžeme zabudnúť ani na nové pokusy v podobe 157 veterných turbín pre 3 nové veterné farmy v Južnej Afrike, ktoré pochádzajú z rúk jedného z najväčších výrobcov tohto typu technológií, ako je Siemens. Pridajú medzi 3 kapacitu 140 mW a predpokladá sa, že budú nainštalované do začiatku roka 2016, aby poskytovali elektrinu obyvateľom tejto africkej krajiny v okolí.

Súvisiaci článok:

Všetko, čo potrebujete vedieť o veterných turbínach

Technológia plávajúcich veterných turbín

Ako sme mohli vidieť v história veternej energie, pobrežný vietor sa začala rozširovať v roku 2009 keď bola v Nórsku nainštalovaná plávajúca veterná turbína Hywind za cenu takmer 62 miliónov dolárov.

Japonsko po jadrovej katastrofe vo Fukušime áno vymyslel inštaláciu 80 morské veterné turbíny na neďalekom pobreží do roku 2020.

Vortexové vrtuľové veterné turbíny

Španielska spoločnosť s názvom Deutecno má vytvoril veternú turbínu bez pohyblivých častí ktorá na The South Summit 2014 získala prvú cenu v kategórii Energia.

Tieto veterné turbíny bez vrtule sú by bol zodpovedný za elimináciu tých obrovských veterných turbín ktoré menia obzor všade, kde sú nainštalované. Jeho funkčnosť bude podobná, ale s pomerne výraznými úsporami nákladov, okrem toho, že jeho údržba a inštalácia sú lacnejšie.

Musí existovať aj a zníženie vplyvu na životné prostredie okrem toho eliminuje hluk, ktorý vytvárajú tradičné veterné turbíny.

Ich technológia funguje tak, že používa deformáciu spôsobenú vibráciami ktorý je spôsobený vetrom pri vstupe do rezonancie v polotuhom zvislom valci a ukotvenom v zemi.

Hlavná časť Vortexu, ktorou je valec, bola vyrobené z piezoelektrických materiálov a sklolaminát alebo uhlík a elektrická energia sa vytvára deformáciou týchto materiálov.

Rok 2016 bude rokom v ktorom je pripravená prvá jednotka bez lopatiek.

Vetrový strom

Celkom inovatívnym projektom je Wind Tree, ktorý vyvíja spoločnosť NewWind zložený zo 72 umelých listov. Každá z nich je vertikálna turbína kužeľovitého tvaru a má malú hmotnosť, ktorá dokáže generovať energiu s miernym vánkom 2 metre za sekundu.

Toto vám umožňuje generovať energiu po dobu 280 dní v roku a jeho celková výroba je 3.1 kW pri prevádzke 72 turbín. Veterný strom s výškou 11 metrov a priemerom 8 metrov sa blíži veľkosti skutočného stromu, takže sa do tohto mestského priestoru dokonale hodí.

Un dosť konkrétny projekt a to nás stavia pred technologický pokrok, ktorý hľadá cestu, ako byť efektívnejší a schopný dodávať dostatok energie do verejnej elektrickej siete alebo ako doplnok do budovy.

Časti veternej turbíny

Veterné turbíny ako celok môžu merať až 200 metrov na výšku a 20 ton hmotnosti. Jeho štruktúra a komponenty sú zložité a sú vyrobené tak, aby optimalizovali výrobu energie z rýchlosti XNUMX na maximum.

Medzi komponentmi a časti veternej turbínyr máme:

Základňa

Základy veternej turbíny majú byť dobre pripevnený k pevnej základni. Za týmto účelom sú veterné turbíny s horizontálnou osou postavené s podzemným železobetónovým základom, ktorý sa prispôsobuje terénu, v ktorom sa nachádza, a pomáha odolávať zaťaženiu vetrom.

Veža

Veža je súčasťou veternej turbíny, ktorá unesie celú váhu a je to to, čo udržuje nože nad zemou. Je postavená zo železobetónu na spodnej časti a ocele na vrchnej strane. Za normálnych okolností je dutý, aby umožnil prístup ku gondole. Veža má na starosti dostatočné zvýšenie veternej turbíny, aby mohla využívať maximálne možné rýchlosti vetra. Na konci veže je pripevnená rotujúca gondola z ocele alebo zo sklenených vlákien.

Lopatky a rotor

Dnešné turbíny sú tvorené tromi čepeľami, pretože poskytuje väčšiu plynulosť v zákrute. Čepele sú vyrobené z polyesterového kompozitného materiálu s výstužou zo sklenených alebo uhlíkových vlákien. Tieto zlúčeniny dodávajú čepeliam väčšiu odolnosť. Lopatky môžu byť dlhé až 100 metrov a sú spojené s nábojom rotora. Vďaka tomuto náboju môžu lopatky meniť uhol dopadu lopatiek, aby využili výhody vetra.

Pokiaľ ide o rotory, v súčasnosti sú vodorovné a môžu mať kĺby. Za normálnych okolností sa nachádza na náveternej strane veže. To sa robí preto, aby sa znížilo cyklické zaťaženie lopatiek, ktoré sa objavia, ak sú umiestnené v záveternej polohe, pretože ak je lopatka umiestnená za brázdou veže, dopadajúca rýchlosť sa výrazne zmení.

Gondola

Je to kója, o ktorej by sa dalo povedať Je to strojovňa veternej turbíny. Gondola sa otáča okolo veže a umiestňuje turbínu smerom k vetru. Gondola obsahuje prevodovku, hlavný hriadeľ, riadiace systémy, generátor, brzdy a natáčacie mechanizmy.

Prevodovka

Funkcia prevodovky je: upravte rýchlosť otáčania z hlavného hriadeľa na ten, ktorý generátor potrebuje.

generátor

V dnešných veterných turbínach existujú tri typy turbín ktoré sa líšia iba chovaním generátora, keď je v podmienkach nadmernej rýchlosti vetra, a sú pokusy zabrániť preťaženiu.

Takmer všetky turbíny používajú jeden z týchto 3 systémov:

• Indukčný generátor veveričej klietky
• Dvojfázový indukčný generátor
• Synchrónny generátor

Zlomový systém

Brzdový systém je to bezpečnostný systém Má disky, ktoré pomáhajú v núdzových situáciách alebo v situáciách údržby zastaviť mlyn a zabrániť poškodeniu štruktúr.

Riadiaci systém

Veterný mlyn je úplne riadené a automatizované riadiacim systémom. Tento systém sa skladá z počítačov, ktoré spravujú informácie poskytované veternou lopatkou a anemometrom umiestneným na gondole. Týmto spôsobom, s ohľadom na poveternostné podmienky, je možné mlyn a nože lepšie orientovať, aby sa optimalizovala výroba energie s fúkajúcim vetrom. Všetky informácie, ktoré dostávajú o stave turbíny, je možné vzdialene posielať na centrálny server a mať tak všetko pod kontrolou. V prípade, že by rýchlosť vetra alebo poveternostné podmienky mohli poškodiť štruktúru veternej turbíny, pomocou ovládacieho systému môžete rýchlo zistiť situáciu a aktivovať brzdový systém, aby ste predišli poškodeniu.

Vďaka všetkým týmto častiam veternej turbíny môžete generujú elektrickú energiu z vetra obnoviteľným a neznečisťujúcim spôsobom pre životné prostredie.