Veterná energia je jednou z najdôležitejších vo svete obnoviteľných energií. Preto musíme dobre vedieť, ako funguje. The veterná turbína Je to jeden zo základných prvkov tohto druhu energie. Má pomerne úplnú prevádzku a existujú rôzne typy turbín v závislosti od veternej farmy, kde sa nachádzame.
V tomto článku vám povieme všetko, čo potrebujete vedieť o veternej turbíne, jej vlastnostiach a fungovaní.
Čo je to veterná turbína
Veterná turbína je mechanické zariadenie, ktoré premieňa veternú energiu na elektrickú. Veterné turbíny sú navrhnuté na premenu kinetickej energie vetra na mechanickú energiu, čo je pohyb osi. Potom sa v generátore turbíny táto mechanická energia premení na elektrickú energiu. Vyrobenú elektrickú energiu je možné skladovať v batérii alebo priamo použiť.
Existujú tri základné fyzikálne zákony, ktorými sa riadi dostupná energia vetra. Prvý zákon uvádza, že energia vyrobená turbínou je úmerná štvorcu rýchlosti vetra. Druhý zákon uvádza, že dostupná energia je úmerná vymetanej oblasti čepele. Energia je úmerná štvorcu dĺžky čepele. Tretí zákon ustanovuje, že maximálna teoretická účinnosť veternej turbíny je 59%.
Na rozdiel od starých veterných mlynov v Castilla La Mancha alebo v Holandsku vietor v týchto veterných mlynoch tlačí lopatky na otáčanie a moderné veterné turbíny používajú komplexnejšie aerodynamické princípy na efektívnejšie zachytávanie veternej energie. V skutočnosti je dôvod, prečo veterná turbína pohybuje lopatkami, podobný dôvodu, prečo lietadlo zostáva vo vzduchu, a je to dôsledok fyzikálneho javu.
Vo veterných turbínach sú v lopatkách rotora generované dva druhy aerodynamických síl: jeden sa nazýva ťah, ktorý je kolmý na smer prúdenia vetra, a druhý sa nazýva odpor, ktorý je rovnobežný so smerom prúdenia vetra. Vzduch.
Konštrukcia lopatiek turbíny je veľmi podobná krídlu lietadla a chová sa ako toto vo veterných podmienkach. Na krídle lietadla je jeden povrch veľmi okrúhly, zatiaľ čo druhý je relatívne plochý. Keď vzduch cirkuluje cez mlynské lopatky tohto dizajnu, prúdenie vzduchu cez hladký povrch je pomalšie ako prúdenie vzduchu cez okrúhly povrch. Tento rozdiel v rýchlosti zase vytvorí tlakový rozdiel, ktorý je lepší na hladkom povrchu ako na okrúhlom povrchu.
Konečným výsledkom je sila pôsobiaca na hladký povrch krídla rakety. Tento jav sa nazýva „Venturiho efekt“, čo je súčasťou dôvodu fenoménu „výťah“, ktorý zase vysvetľuje, prečo lietadlo zostáva vo vzduchu.
Interiér veterných generátorov
Lopatky veternej turbíny tiež používajú tieto mechanizmy na spôsobenie rotačného pohybu okolo svojej osi. Konštrukcia sekcie čepele uľahčuje otáčanie tým najefektívnejším spôsobom. Vo vnútri generátora prebieha proces premeny rotačnej energie lopatky na elektrickú energiu podľa Faradayovho zákona. Musí obsahovať rotor, ktorý sa otáča pod vplyvom vetra, spojený s alternátorom a premieňa rotujúcu mechanickú energiu na elektrickú energiu.
Prvky veternej turbíny
Funkcie implementované každým prvkom sú nasledujúce:
- rotor: Zbiera veternú energiu a premieňa ju na rotujúcu mechanickú energiu. Aj pri veľmi nízkych rýchlostiach vetra je jeho konštrukcia rozhodujúca pre otáčanie. Z predchádzajúceho bodu je zrejmé, že konštrukcia sekcie listu je kľúčom k zaisteniu otáčania rotora.
- Spojovací alebo podporný systém turbíny: prispôsobte rotačný pohyb lopatky rotačnému pohybu rotora generátora, s ktorým je spojený.
- Multiplikátor alebo prevodovka: Pri normálnej rýchlosti vetra (medzi 20-100 km / h) sú otáčky rotora nízke, okolo 10-40 otáčok za minútu (ot / min); Na výrobu elektriny musí rotor generátora pracovať pri 1.500 80 ot / min, takže gondola musí obsahovať systém, ktorý prevádza otáčky z počiatočnej hodnoty na konečnú hodnotu. To sa dosahuje mechanizmom podobným prevodovke v motore automobilu, ktorý používa sústavu viacerých prevodových stupňov na otáčanie pohyblivej časti generátora rýchlosťou vhodnou na výrobu elektriny. Obsahuje tiež brzdu na zastavenie otáčania rotora pri veľmi silnom vetre (viac ako 90-XNUMX km / h), ktorý môže poškodiť akúkoľvek súčiastku generátora.
- Generátor: Jedná sa o zostavu rotor-stator, ktorá generuje elektrickú energiu, ktorá je do rozvodne prenášaná káblami inštalovanými vo veži, ktorá nesie gondolu, a potom sa privádza do siete. Výkon generátora sa pohybuje medzi 5 kW pre strednú turbínu a 5 MW pre najväčšiu turbínu, aj keď už existuje 10 MW turbín.
- Orientačný motor: Umožňuje komponentom otáčať sa a umiestniť gondolu v smere prevládajúceho vetra.
- Podperný stožiar: Je to štrukturálna podpora generátora. Čím väčší je výkon turbíny, tým väčšia je dĺžka lopatiek, a teda aj väčšia výška, v ktorej musí byť gondola umiestnená. To dodáva konštrukcii veže dodatočnú zložitosť, ktorá musí podporovať hmotnosť generátorovej sady. Čepeľ musí mať tiež vysokú konštrukčnú tuhosť, aby vydržala silný vietor bez toho, aby sa zlomila.
- Pádla a anemometre: zariadenia umiestnené v zadnej časti gondol, ktoré obsahujú generátory; určujú smer a merajú rýchlosť vetra a pôsobia na lopatky, aby ich zabrzdili, keď rýchlosť vetra prekročí prahovú hodnotu. Nad touto prahovou hodnotou existuje štrukturálne riziko turbíny. Toto je zvyčajne typ Savoniousovej turbíny.
Dúfam, že s týmito informáciami sa môžete dozvedieť viac o veternej turbíne a jej charakteristikách.