Vetrna energija je ena najpomembnejših v svetu obnovljivih virov energije. Zato moramo dobro vedeti, kakšno je njegovo delovanje. The Vetrna turbina Je eden temeljnih elementov te vrste energije. Ima dokaj popolno delovanje in obstajajo različne vrste turbin, odvisno od vetrne elektrarne, kjer smo.
V tem članku vam bomo povedali vse, kar morate vedeti o vetrni turbini, njenih značilnostih in delovanju.
Kaj je vetrna turbina
Vetrna turbina je mehanska naprava, ki pretvarja energijo vetra v električno energijo. Vetrne turbine so zasnovane za pretvorbo kinetične energije vetra v mehansko energijo, ki je gibanje osi. Nato se v turbinskem generatorju ta mehanska energija pretvori v električno energijo. Proizvedeno električno energijo lahko shranite v baterijo ali uporabite neposredno.
Obstajajo trije osnovni fizikalni zakoni, ki urejajo razpoložljivo energijo vetra. Prvi zakon določa, da je energija, ki jo proizvaja turbina, sorazmerna s kvadratom hitrosti vetra. Drugi zakon določa, da je razpoložljiva energija sorazmerna s površino pometanja rezila. Energija je sorazmerna s kvadratom dolžine rezila. Tretji zakon določa, da je največja teoretična učinkovitost vetrne turbine 59%.
Za razliko od starih vetrnic v Castilli La Mancha ali na Nizozemskem veter pri teh vetrnicah potiska lopatice, da se vrtijo, sodobne vetrne turbine pa uporabljajo bolj zapletena aerodinamična načela za učinkovitejše zajemanje vetrne energije. Pravzaprav je razlog, zakaj vetrna turbina premika lopatice, podoben razlogu, zakaj letalo ostane v zraku, in to zaradi fizičnega pojava.
V vetrnih turbinah v lopaticah rotorja nastajata dve vrsti aerodinamičnih sil: ena se imenuje potisk, ki je pravokotna na smer vetrnega toka, druga pa se imenuje vlečenje, ki je vzporedno s smerjo toka vetra zrak.
Zasnova turbinskih lopatic je zelo podobna letalskemu krilu in se v vetrovnih razmerah obnaša kot slednja. Na letalskem krilu je ena površina zelo okrogla, druga pa relativno ravna. Ko zrak kroži skozi mlinske lopatice te zasnove, je pretok zraka skozi gladko površino počasnejši od pretoka zraka skozi okroglo površino. Ta razlika v hitrosti bo povzročila razliko tlaka, ki je na gladki površini boljša kot na okrogli.
Končni rezultat je sila, ki deluje na gladko površino krila potisnika. Ta pojav se imenuje "Venturijev učinek", kar je del razloga za pojav "dviga", ki pa pojasnjuje, zakaj letalo ostane v zraku.
Notranjost vetrnih generatorjev
Lopatice vetrne turbine uporabljajo tudi te mehanizme, da povzročijo rotacijsko gibanje okoli svoje osi. Zasnova rezila na najučinkovitejši način olajša vrtenje. Znotraj generatorja poteka proces pretvorbe energije vrtenja rezila v električno energijo po Faradayjevem zakonu. Vključevati mora rotor, ki se vrti pod vplivom vetra, povezan z alternatorjem in pretvarja vrtečo se mehansko energijo v električno energijo.
Elementi vetrne turbine
Funkcije, ki jih izvaja vsak element, so naslednje:
- rotor: Zbira energijo vetra in jo pretvarja v vrtečo se mehansko energijo. Tudi pri zelo nizki hitrosti vetra je njegova zasnova ključna za obračanje. Iz prejšnje točke je razvidno, da je zasnova rezila ključa za zagotovitev vrtenja rotorja.
- Turbinska sklopka ali podporni sistem: vrtilno gibanje rezila prilagoditi rotacijskemu gibanju rotorja generatorja, na katerega je povezan.
- Multiplikator ali menjalnik: Pri normalni hitrosti vetra (med 20-100 km / h) je hitrost rotorja nizka, okoli 10-40 vrtljajev na minuto (vrt / min); Za proizvodnjo električne energije mora rotor generatorja delovati pri 1.500 vrt / min, zato mora gondola vsebovati sistem, ki pretvori hitrost iz začetne vrednosti v končno vrednost. To dosežemo z mehanizmom, podobnim menjalniku v avtomobilskem motorju, ki uporablja niz več prestav za vrtenje gibljivega dela generatorja s hitrostjo, ki je primerna za proizvodnjo električne energije. Vsebuje tudi zavoro za ustavitev vrtenja rotorja pri močnem vetru (več kot 80-90 km / h), ki lahko poškoduje katero koli komponento generatorja.
- Generator: Gre za sklop rotor-stator, ki ustvarja električno energijo, ki se prek kablov, nameščenih v stolpu, ki podpira gondolo, prenaša v postajo, nato pa se napaja v omrežje. Moč generatorja se giblje med 5 kW za srednjo turbino in 5 MW za največjo turbino, čeprav turbin že obstaja 10 MW.
- Orientacijski motor: Omogoča, da se komponente vrtijo, da postavijo gondolo v smeri prevladujočega vetra.
- Podporni drog: Je strukturna podpora generatorja. Večja kot je moč turbine, večja je dolžina lopatic in zato večja višina, na kateri mora biti nameščena gondola. To dodaja dodatno kompleksnost zasnovi stolpa, ki mora podpirati težo generatorja. Rezilo mora imeti tudi visoko strukturno togost, da vzdrži močne vetrove brez loma.
- Vesla in anemometri: naprave na zadnji strani gondole, ki vsebujejo generatorje; določajo smer in merijo hitrost vetra ter delujejo na lopaticah, da jih zavirajo, ko hitrost vetra preseže prag. Nad tem pragom obstaja strukturno tveganje turbine. Običajno gre za zasnovo tipa turbine Savonious.
Upam, da boste s temi informacijami izvedeli več o vetrni turbini in njenih značilnostih.