Vertikal vindkraftverk

Un vertikal vindkraftverk u horisontell är som en elektrisk generator som fungerar omvandlar vindens kinetiska energi i mekanisk energi och genom en vindkraftverk i elektrisk energi.

Det finns två huvudtyper av vindturbin med vertikal och horisontell axel. De med en vertikal axel sticker ut för att de inte behöver orienteringsmekanismen och vad som är den elektriska generatorn kan ordnas på marken. Å andra sidan är de med en horisontell axel de mest använda och möjliggör att de täcker ett brett spektrum av isolerade applikationer med liten kraft upp till installationer i stora vindkraftparker.

Vi kommer att gräva i de två huvudsakliga, såsom de ovannämnda vindkraftverken med vertikal och horisontell axel, och vad de skulle vara nya förslag som försöker få ut det mesta till vinden för att producera elektrisk energi. Vi befinner oss inom några år där teknologin går framåt och vi ser nya förslag varje gång som propellerlösa vindkraftverk i Vortex-projektet eller Wind Tree, ett slags mekaniskt träd som genererar tyst energi.

Vad är en vertikal vindkraftverk?

En vindturbin med vertikal axel är i huvudsak en vindturbin där rotoraxeln är installerad i vertikalt läge och kan generera elektricitet oavsett vilken riktning vinden kommer från. Fördelen med denna typ av vertikal vindkraftverk är att kan generera elektricitet även på platser med lite vind och stadsområden där byggföreskrifter vanligtvis förbjuder installation av horisontella vindkraftverk.

Som nämnts, vindkraftverk med vertikal eller vertikal axel inget behov av orienteringsmekanism och vad skulle vara den elektriska generatorn finns på marken. Hans energiproduktionen är lägre och det har några små handikapp som det behöver motoriseras för att komma igång.

Det tre typer av vertikala vindkraftverk liksom Savonius, Giromill och Darrrieus.

Savonius-typ

Detta kännetecknas av att vara bildas av två halvcirklar förskjutas horisontellt på ett visst avstånd, genom vilket luften färdas, så den utvecklar liten kraft.

gyromil

Det sticker ut för att ha en uppsättning med fastsatta vertikala blad med två staplar på den vertikala axeln och erbjuder ett energiförsörjningsområde från 10 till 20 Kw.

darrieus

Formad med två eller tre bikonvexa blad till den vertikala axeln längst ner och uppåt, gör det möjligt att dra nytta av vinden inom ett brett hastighetsband. Nackdelen är att de inte startar av sig själva och de behöver en Savonius-rotor.

Hur fungerar en vindturbin med vertikal axel?

I vertikala vindkraftverk roterar knivarna med den kraft som driver vinden. Vertikala vindkraftverk, till skillnad från horisontella, är alltid i linje med vinden. Det spelar ingen roll vilken riktning samma sak, eftersom de kan fungera även när vinden blåser låga hastigheter. Fördelen med dessa vertikala vindkraftverk är att de är mindre och lättare än turbinerna som har den horisontella. Eftersom de är mindre genererar de mindre energi. De kan dock värma ett hem, ha alla inre och yttre lampor tända och ladda ett elbatteri.

Vindkraftverk med horisontell axel

De med en horisontell axel är Den mest använda och det är de som vi kan hitta i de stora vindkraftsparkerna där denna typ av vindkraftverk kan användas över 1 Mw kraft.

Det är i grunden en rotationsmaskin där rörelsen produceras av vindens kinetiska energi när den verkar på en rotor som normalt har tre blad. Den producerade rotationsrörelsen överförs och multipliceras med en hastighetsmultiplikator till en generator som är ansvarig för att producera elektrisk energi.

Alla dessa komponenter de står på en gondol Den placeras ovanpå ett stödtorn. De är de konventionella som finns i vissa regioner i vårt land med en annan horisont och landskap men erbjuder ren och billig energi.

Varje vindkraftverk har en mikroprocessor som är ansvarig för kontrollen och reglera dess start-, drift- och avstängningsvariabler. Detta tar all denna information och data till installationens kontrollcenter. Var och en av dessa vindkraftverk innehåller, vid basen av tornet, ett skåp med alla elektriska komponenter (automatiska brytare, strömtransformatorer, överspänningsskydd etc.) som underlättar transporten av den genererade elektriska energin tills anslutningen av nätverk eller förbrukning poäng.

Den energi som erhålls från en vindkraftverk beror på vindens kraft som passerar genom rotorn och är direkt proportionell mot luftens densitet, området som sveps av dess blad och vindens hastighet.

Driften av en vindkraftverk kännetecknas av sin kraftkurva som anger hur mycket vindhastigheter det kan drivas i och den effekt som behövs för varje fall.

Vilken typ av vindkraftverk är effektivare?

När det gäller energieffektivitet är det horisontella vindkraftverk som vinner spelet. Och det är att de kan nå en högre varvtal så att de behöver en växellåda med lägre varvtal. Dessutom, eftersom konstruktionen av dessa vindkraftverk måste göras ganska högt ökad vindhastighet används i större utsträckning. I atmosfärens övre lager är vindhastigheten högre eftersom den inte har någon form av hinder.

Vilka är nackdelarna med VAWT vindkraftverk?

Nackdelarna med dessa typer av vindkraftverk inkluderar följande:

• Installationskostnaden för installationen är ganska hög.
• Om du måste i ett område där det inte är för mycket vind hela tiden, är chansen stor du kan inte få energieffektivitet.
• Du kan ha problem med grannarna på grund av bullerproblemet.
• Turbiner arbetar vanligtvis bara med en kapacitet på cirka 30%.

Användning av vindkraftverk och historia

Användningen av elektrisk energi från vinden har redan använts med vindrotorer i isolerade hus på landsbygden i mitten av XNUMX-talet.

Men den som verkligen satsade på denna teknik på 70-talet var Danmark. Detta faktum gjorde det möjligt för detta land att vara en av de ledande tillverkarna av denna typ av vindkraftverk, vilket är fallet med Vestas och Siemens Wind Power.

Redan 2013, vindkraft producerade motsvarande 33% av den totala elförbrukningen, med 39% 2014. Nu är Danmarks mål att nå 50% till 2020 och 2035 84%.

Förändringen som detta land producerade var på grund av höga koldioxidutsläpp i slutet av 70-talet, så förnybar energi blev det viktigaste valet för detta land. Detta ledde till ett minskat energiberoende av andra länder och en minskning av den globala föroreningen.

Historisk var installationen i Danmark av första vindkraftverk som nådde 2 Mw. Kraftverket hade ett rörformigt torn och tre blad. Den byggdes av lärare och elever från Tvind-skolan. Och det roliga med den här historien är att dessa "amatörer" blev förlöjligade under sin dag före invigningen. Till denna dag fungerar den turbinen fortfarande och har en design som liknar de mest moderna vindkraftverken.

Framtiden för vindkraftverk

Till denna dag fortsätter tekniska innovationer att dyka upp förbättra applikationer av vindkraft. År 2015 var Vestas V164 den största installerade turbinen för användning nära kusten.

Under 2014, mer än 240.000 XNUMX vindkraftverk de var operativa i världen och producerade 4% av världens el. 2014 passerade den totala kapaciteten 336 Gw med Kina, USA, Tyskland, Spanien och Italien som ledande inom installationer.

Och det är inte bara dessa länder som ökar sin befolkning av vindkraftverk med vertikal eller horisontell axel, utan många andra också de letar efter ett sätt att bli mer hållbara Som det är fallet i Frankrike med Eiffeltornet, som nu genererar sin egen energi tack vare nyinstallerade vindkraftverk och till vilka LED-lampor, solpaneler och ett regnvattenuppsamlingssystem kommer att läggas till för att främja ren och billig energi.

Vi kan inte heller glömma bort nya försök i form av 157 vindkraftverk för 3 nya vindkraftsparker i Sydafrika som kommer från en av de största tillverkarna av denna typ av teknik som Siemens. De kommer att lägga till en kapacitet på 3 mW mellan de tre och det förväntas att de kommer att installeras i början av 140 för att ge el till de närliggande befolkningarna i detta afrikanska land.

Relaterad artikel:

Allt du behöver veta om vindkraftverk

Tekniken för flytande vindkraftverk

Som vi kunde se i vindkraftens historia, vindkraft till havs började expandera 2009 när den flytande vindturbinen Hywind installerades i Norge till en kostnad av nära 62 miljoner dollar.

Japan, efter kärnkatastrofen i Fukushima, har planerade installationen av 80 marina vindkraftverk på den närliggande stranden 2020.

Vortex Propellerless Wind Turbines

Ett spanskt företag som heter Deutecno har skapade en vindkraftverk utan rörliga delar som vann första priset i energikategorin vid The South Summit 2014.

Dessa propellerlösa vindkraftverk är de skulle ha ansvaret för att eliminera de enorma vindkraftverken som ändrar horisonten var de än är installerade. Dess funktionalitet kommer att vara liknande men med ganska betydande kostnadsbesparingar, förutom att dess underhåll och installation är billigare.

Det måste också finnas en minskad miljöpåverkan förutom att det eliminerar bullret som traditionella vindkraftverk genererar.

Deras teknik fungerar på ett sådant sätt att använder deformation orsakad av vibrationer som orsakas av vinden när den går i resonans i en halvstyv vertikal cylinder och förankrad i marken.

Huvuddelen av Vortex, som är cylindern, har varit tillverkade av piezoelektriska material och glasfiber eller kol, och elektrisk energi genereras genom deformation av dessa material.

2016 blir året där den första bladlösa väderkvarnenheten är klar.

Vindträd

Ett ganska innovativt projekt är Wind Tree som utvecklas av NewWind och det är består av 72 konstgjorda löv. Var och en av dem är en vertikal turbin med konisk form och har en liten massa som kan generera energi med en lätt bris på 2 meter per sekund.

Detta tillåter dig generera kraft i 280 dagar under året och dess totala produktion är 3.1 kW med 72 turbiner i drift. 11 meter hög och 8 meter i diameter, är Wind Tree nära storleken på ett riktigt träd så att det passar perfekt i det urbana rummet.

Un ganska speciellt projekt och det sätter oss framför de tekniska framstegen som söker vägen för att bli mer effektiva och kunna tillhandahålla tillräckligt med energi till det offentliga elnätet eller som en extra för en byggnad.

Delar av en vindturbin

Vindkraftverk som helhet de kan mäta upp till 200 meter i höjd och 20 ton vikt. Dess struktur och komponenter är komplexa och är tillverkade för att optimera kraftproduktionen från XNUMX till max.

Mellan komponenterna och delar av en vindkraftverkr vi har:

Basen

Grunderna för en vindturbin är att vara väl fäst vid en stark bas. För detta byggs vindkraftverk med horisontell axel med en underjordisk armerad betongfundament som anpassar sig till terrängen där den ligger och hjälper till att motstå vindbelastningar.

Tornet

Tornet är den del av vindkraftverket som stöder all vikt och är den som håller knivarna från marken. Den är byggd av armerad betong i botten och stål på toppen. Det är normalt ihåligt för att ge åtkomst till gondolen. Tornet ansvarar för att höja vindkraftverket tillräckligt så att den kan dra nytta av maximalt möjliga vindhastigheter. En roterande stål- eller glasfibernacelle är fäst vid änden av tornet.

Blad och rotor

Dagens turbiner består av tre blad eftersom det ger större jämnhet i svängen. Bladen är gjorda av polyesterkompositmaterial med förstärkning av glas eller kolfibrer. Dessa föreningar ger bladen större motstånd. Bladen kan vara upp till 100 meter långa och anslutna till rotornavet. Tack vare detta nav kan knivarna ändra knivernas infallsvinkel för att dra nytta av vinden.

När det gäller rotorerna för närvarande är horisontella och kan ha fogar. Normalt ligger detta till tornets vindsida. Detta görs för att minska de cykliska belastningarna på bladen som uppträder om det är beläget bakom det, eftersom om ett blad placeras bakom tornets kölvatten, kommer den infallande hastigheten att ändras kraftigt.

Gondolen

Det är ett skåp som du kan säga det Det är vindkraftverkets maskinrum. Nacellen roterar runt tornet för att placera turbinen mot vinden. Nacellen innehåller växellåda, huvudaxel, styrsystem, generator, bromsar och svängmekanismer.

Växellåda

Växellådans funktion är att justera svänghastigheten från huvudaxeln till den som generatorn behöver.

generator

I dagens vindkraftverk det finns tre typer av turbiner som endast varierar beroende på generatorns beteende när den är i förhållanden med för hög vindhastighet och försök görs för att undvika överbelastning.

Nästan alla turbiner använder ett av dessa 3 system:

• Ekorreburinduktionsgenerator
• Bifasisk induktionsgenerator
• Synkron generator

Bryt system

Bromssystem det är ett säkerhetssystem Den har skivor som hjälper i nöd- eller underhållssituationer för att stoppa kvarnen och förhindra skador på strukturerna.

Kontrollsystem

Väderkvarnen är helt styrs och automatiseras av styrsystemet. Detta system består av datorer som hanterar informationen från vindskoveln och vindmätaren placerad ovanpå nacellen. På detta sätt kan du känna till väderförhållandena och bättre orientera kvarnen och knivarna för att optimera kraftproduktionen med den blåande vinden. All information de får om turbinens status kan skickas på distans till en central server och ha allt under kontroll. I händelse av att vindhastigheter eller väderförhållanden kan skada vindkraftverkets struktur, med styrsystemet kan du snabbt känna till situationen och aktivera bromssystemet och därmed undvika skador.

Tack vare alla dessa delar av vindturbinen kan du generera elektrisk energi från vinden på ett förnybart och icke-förorenande sätt för miljön.