Navpična vetrna turbina

Un vertikalna vetrna turbina u vodoravno je kot električni generator, ki deluje pretvorba kinetične energije vetra v mehanski energiji in skozi vetrno turbino v električni energiji.

Obstajata dve glavni vrsti vetrna turbina z navpično in vodoravno osjo. Tisti z navpično osjo izstopajo po tem, da ne potrebujejo orientacijskega mehanizma in kaj je električni generator, je mogoče urediti na tleh. Po drugi strani pa so tiste, ki imajo vodoravno os, najbolj uporabljene in omogočajo pokrivanje širokega spektra izoliranih aplikacij majhne moči do naprav v velikih vetrnih elektrarnah.

Poglobili se bomo v dve glavni, kot sta omenjeni vetrni turbini z navpično in vodoravno osjo, in kakšni bi bili novi predlogi, ki skušajo kar najbolje izkoristiti vetru za proizvodnjo električne energije. Smo v nekaj letih, ko tehnologija napreduje, in vsakič vidimo nove predloge, na primer vetrne turbine brez pogona v projektu Vortex ali tisto vetrno drevo, nekakšno mehansko drevo, ki tiho proizvaja energijo.

Kaj je vertikalna vetrna turbina?

Vetrna turbina z navpično osjo je v bistvu vetrna turbina, pri kateri je gred rotorja nameščena v navpičnem položaju in lahko proizvaja električno energijo ne glede na to, iz katere smeri prihaja veter. Prednost te vrste vertikalnih vetrnih turbin je v tem lahko proizvaja elektriko tudi v krajih z malo vetra in mestnih območjih, kjer gradbeni predpisi na splošno prepovedujejo vgradnjo vodoravnih vetrnic.

Kot smo že omenili, vetrne turbine z navpično ali navpično osjo ni potrebe po orientacijskem mehanizmu in kakšen bi bil električni generator, lahko najdemo na tleh. Njegov proizvodnja energije je manjša in ima nekaj majhnih ovir, kot da jih je treba motorizirati, da začnemo.

Tu tri vrste vertikalnih vetrnic kot so Savonius, Giromill in Darrrieus.

Savonijev tip

Za to je značilno biti ki ga tvorita dva polkroga premaknjen vodoravno na določeno razdaljo, skozi katero potuje zrak, zato razvije malo moči.

gyromil

Izstopa po tem, da ima komplet pritrjenih navpičnih rezil z dvema palicama na navpični osi in ponuja obseg oskrbe z energijo od 10 do 20 Kw.

darrieus

Oblikovano z dvema ali tremi dvokonveksno povezanimi rezili navpični osi spodaj in zgoraj, omogoča izkoriščanje vetra v širokem pasu hitrosti. Pomanjkljivost je, da se ne vklopijo sami in potrebujejo rotor Savonius.

Kako deluje vetrna turbina z navpično osjo?

V navpičnih vetrnih turbinah se lopatice vrtijo s silo, ki poganja veter. Vertikalne vetrnice so za razliko od vodoravnih vedno poravnane z vetrom. Ni pomembno, v katero smer gre, saj lahko delujejo tudi, ko veter piha z majhno hitrostjo. Prednost teh vertikalnih vetrnic je v tem so manjše in lažje od turbin, ki imajo vodoravno ravnino. Ker so manjši, ustvarjajo manj energije. Vendar pa so sposobni ogrevati dom, prižgati vse notranje in zunanje luči ter napolniti baterijo električnega avtomobila.

Vetrne turbine z vodoravno osjo

Tisti z vodoravno osjo so Najbolj uporabljeni in te najdemo v tistih velikih vetrnih elektrarnah, kjer je tovrstne vetrne turbine mogoče porabiti nad 1 Mw moči.

V bistvu gre za rotacijski stroj pri katerem gibanje povzroča kinetična energija vetra, ko deluje na rotor, ki ima običajno tri lopatice. Proizvedeno rotacijsko gibanje se s pomnoževalnikom hitrosti prenese in pomnoži na generator, ki je odgovoren za proizvodnjo električne energije.

Vse te komponente stojijo na gondoli Postavljen je na vrh podpornega stolpa. So običajne, ki jih najdemo v nekaterih regijah naše države, ki rišejo drugačno obzorje in pokrajino, vendar ponujajo čisto in poceni energijo.

Vsaka vetrna turbina ima mikroprocesor, ki je odgovoren za nadzor in uravnava njegove spremenljivke za zagon, delovanje in zaustavitev. S tem se vse te informacije in podatki prenesejo v nadzorni center naprave. Vsaka od teh vetrnic ima na dnu stolpa omarico z vsemi električnimi komponentami (avtomatska stikala, tokovni transformatorji, zaščitniki pred prenapetostjo itd.), Ki olajšajo prenos proizvedene električne energije do priključitve omrežja ali porabe. točk.

Energija, pridobljena iz vetrne turbine odvisno od moči vetra ki prehaja skozi rotor in je neposredno sorazmeren z gostoto zraka, površino, ki jo zajemajo lopatice, in hitrostjo vetra.

Delovanje vetrne turbine je značilna njegova krivulja moči ki označuje obseg hitrosti vetra, v katerem ga je mogoče upravljati, in moč, ki je potrebna za vsak primer posebej.

Katera vrsta vetrnih turbin je učinkovitejša?

Ko gre za energetsko učinkovitost, so v igri zmagale vodoravne vetrnice. In to je, da lahko dosežejo večjo hitrost vrtenja, zato potrebujejo menjalnik z nižjim količnikom množenja vrtljajev. Poleg tega, ker mora biti gradnja teh vetrnic precej visoka povečana hitrost vetra se uporablja v večji meri. V zgornjih plasteh ozračja je hitrost vetra večja, saj nima nobenih ovir.

Katere so slabosti vetrnih turbin VAWT?

Pomanjkljivosti teh vrst vetrnih turbin vključujejo naslednje:

• Začetni stroški namestitve so precej visoki.
• Če morate na območju, kjer ne bo vetra stalno preveč, obstaja velika verjetnost energetske učinkovitosti ni mogoče odstraniti.
• Zaradi hrupa imate lahko težave s sosedi.
• Turbine običajno delujejo le s približno 30-odstotno zmogljivostjo.

Uporaba vetrnih turbin in zgodovina

Uporaba električne energije iz vetra je že bila uporabljena pri vetrnih rotorjih v izoliranih hišah na podeželju sredi XNUMX. stoletja.

Toda tista, ki je v sedemdesetih letih resnično stavila na to tehnologijo, je bila Danska. To dejstvo je tej državi omogočilo eden vodilnih proizvajalcev tovrstnih vetrnih turbin, kot je to v primeru Vestas in Siemens Wind Power.

Že leta 2013 vetrna energija proizvedenih 33% celotne porabe električne energije, z 39% leta 2014. Cilj Danske je zdaj doseči 50% do leta 2020 in do leta 2035 84%.

Sprememba, ki jo je povzročila ta država, je bila zaradi visokih emisij CO2 v poznih sedemdesetih letih je torej obnovljiva energija postala glavna izbira te države. To je privedlo do zmanjšanja odvisnosti energije od drugih držav in zmanjšanja globalnega onesnaženja.

Zgodovinska je bila postavitev Danske na Danskem prva vetrna turbina, ki je dosegla 2 Mw. Elektrarna je imela cevast stolp in tri lopatice. Zgradili so ga učitelji in učenci iz šole Tvind. In smešno pri tej zgodbi je, da so bili tisti "amaterji" zasmehovani v svojem dnevu pred inavguracijo. Do danes ta turbina še vedno deluje in ima zasnovo, ki je zelo podobna najsodobnejšim vetrnicam.

Prihodnost vetrnih turbin

Do danes se še naprej pojavljajo tehnološke inovacije izboljšati aplikacije vetrne energije. Leta 2015 je bila največja vgrajena turbina Vestas V164 za uporabo v bližini obale.

V letu 2014 več kot 240.000 vetrnic obratovali so po vsem svetu in proizvajali 4% svetovne električne energije. Leta 2014 je skupna zmogljivost presegla 336 Gw, Kitajska, ZDA, Nemčija, Španija in Italija kot vodilne v instalacijah.

In ne samo v teh državah rastejo prebivalstvo vetrnic z navpično ali vodoravno osjo, temveč tudi v mnogih drugih iščejo način, kako biti bolj trajnostni Tako kot v Franciji z Eifflovim stolpom, ki zdaj ustvarja lastno energijo zahvaljujoč na novo nameščenim vetrnicam, ki mu bodo dodali LED luči, sončne celice in sistem za zbiranje deževnice za spodbujanje čiste in poceni energije.

Prav tako ne moremo pozabiti novih poskusov v obliki 157 vetrnic za 3 nove vetrne elektrarne v Južni Afriki, ki bo prišel izpod roke enega največjih proizvajalcev te vrste tehnologije, kot je Siemens. Med tri bodo dodali zmogljivost 3 mW in predvidoma bodo nameščeni do začetka leta 140 za oskrbo z električno energijo bližnjih prebivalcev te afriške države.

Povezani članek:

Vse, kar morate vedeti o vetrnih turbinah

Tehnologija plavajočih vetrnic

Kot smo lahko videli v zgodovina vetrne energije, priobalni veter se je začel širiti leta 2009 ko so na Norveškem namestili plavajočo vetrno turbino Hywind po ceni približno 62 milijonov dolarjev.

Japonska po jedrski nesreči v Fukušimi je zasnoval namestitev 80 morske vetrnice na bližnji obali do leta 2020.

Vetrne turbine brez vrtinca

Špansko podjetje z imenom Deutecno je ustvaril vetrno turbino brez gibljivih delov ki je na južnem vrhu 2014 osvojil prvo nagrado v kategoriji Energija.

Te vetrne turbine brez propelerja so oni bi bili zadolženi za odpravo teh ogromnih vetrnic ki spreminjajo obzorje, kjer koli so nameščene. Njegova funkcionalnost bo podobna, vendar s precej velikimi prihranki pri stroških, razen dejstva, da sta vzdrževanje in namestitev cenejša.

Obstajati mora tudi zmanjšanje vpliva na okolje poleg tega odpravlja hrup, ki ga ustvarjajo tradicionalne vetrne turbine.

Njihova tehnologija deluje tako, da uporablja deformacije, ki jih povzročajo vibracije ki ga povzroča veter ob vstopu v resonanco v poltogi navpični valj in zasidran v tla.

Glavni del Vortexa, ki je valj, je bil izdelan iz piezoelektričnih materialov in steklena vlakna ali ogljik, električna energija pa nastane z deformacijo teh materialov.

Leto 2016 bo leto v katerem je pripravljena prva enota vetrnice brez rezila.

Drevo vetra

Dokaj inovativen projekt je Wind Tree, ki ga razvija NewWind, in to je sestavljen iz 72 umetnih listov. Vsak od njih je navpična turbina s stožčasto obliko in ima majhno maso, ki lahko ustvari moč z rahlim vetrom 2 metra na sekundo.

To vam omogoča ustvarjajo moč 280 dni v letu, njegova celotna proizvodnja pa znaša 3.1 kW pri delujočih 72 turbinah. 11 metrov visoko in 8 metrov v premeru je Wind Tree blizu velikosti pravega drevesa, tako da se lahko popolnoma prilega temu urbanemu prostoru.

Un zelo poseben projekt in to nas postavlja pred tisti tehnološki napredek, ki išče način, kako biti učinkovitejši in zagotoviti dovolj energije za javno električno omrežje ali kot dodatek za stavbo.

Deli vetrne turbine

Vetrne turbine kot celota v višino lahko merijo do 200 metrov in 20 ton teže. Njegova struktura in sestavni deli so zapleteni in izdelani tako, da optimizirajo proizvodnjo energije s hitrosti XNUMX na največ.

Med komponentami in deli vetrne turbiner imamo:

Osnova

Osnove vetrne turbine bodo dobro pritrjena na močno podlago. Za to so vgrajene vetrnice z vodoravno osjo s podzemno armiranobetonsko podlago, ki se prilagaja terenu, v katerem se nahaja, in pomaga prenesti obremenitve vetra.

Stolp

Stolp je del vetrne turbine, ki podpira vso težo in je tisto, kar rezila odstrani od tal. Zgrajena je iz armiranega betona spodaj in jekla zgoraj. Običajno je votlo, da omogoča dostop do gondole. Stolp je odgovoren za dviganje vetrnice dovolj, da lahko izkoristi največje možne hitrosti vetra. Na koncu stolpa je pritrjena jeklena ali steklena vlakna, ki se vrtijo.

Rezila in rotor

Današnje turbine sestavljajo tri rezila, saj zagotavlja večjo gladkost v zavoju. Rezila so narejena iz poliestrskega kompozitnega materiala z ojačitvijo iz steklenih ali ogljikovih vlaken. Te spojine dajo rezili večjo odpornost. Rezila so lahko dolga do 100 metrov in so povezana s pesto rotorja. Zahvaljujoč temu pestu lahko rezila spremenijo vpadni kot rezila, da izkoristijo veter.

Glede rotorjev trenutno so vodoravni in imajo lahko sklepe. Običajno se nahaja ob vetrovni strani stolpa. To se naredi zato, da se zmanjšajo ciklične obremenitve lopatic, ki se pojavijo, če je nameščen pod zavetrjem, saj če se rezilo postavi za stolpom, se hitrost padca močno spremeni.

Gondola

Lahko bi rekli, da je to kabina To je strojnica vetrne turbine. Gondola se vrti okoli stolpa, da turbino postavi proti vetru. Gondola vsebuje menjalnik, glavno gred, krmilne sisteme, generator, zavore in obračalne mehanizme.

Menjalnik

Naloga menjalnika je, da prilagodite hitrost obračanja od glavne gredi do tiste, ki jo potrebuje generator.

Generator

V današnjih vetrnih turbinah obstajajo tri vrste turbin ki se razlikujejo le glede na vedenje generatorja, kadar je ta v pogojih prekomerne hitrosti vetra in se skuša izogniti preobremenitvam.

Skoraj vse turbine uporabljajo enega od teh treh sistemov:

• Indukcijski generator Veverice Cage
• Dvofazni indukcijski generator
• Sinhroni generator

Sistem odmora

Zavorni sistem gre za varnostni sistem Ima diske, ki pomagajo v nujnih primerih ali v primerih vzdrževanja ustaviti mlin in preprečiti poškodbe konstrukcij.

Krmilni sistem

Vetrnica je polna krmiljen in avtomatiziran s krmilnim sistemom. Ta sistem je sestavljen iz računalnikov, ki upravljajo informacije, ki jih zagotavlja vetrovnik, in anemometer, nameščen na gondoli. Na ta način je mogoče ob poznavanju vremenskih razmer mlin in rezila bolje usmeriti, da optimizirajo proizvodnjo električne energije z pihanjem vetra. Vse informacije, ki jih prejmejo o stanju turbine, je mogoče na daljavo poslati centralnemu strežniku in imeti vse pod nadzorom. V primeru, da lahko hitrost vetra ali vremenske razmere poškodujejo strukturo vetrnice, lahko s krmilnim sistemom hitro poznate situacijo in aktivirate zavorni sistem ter se tako izognete poškodbam.

Zahvaljujoč vsem tem delom vetrnice lahko iz vetra ustvarjajo električno energijo na obnovljiv in neškodljiv način za okolje.