Năng lượng gió là một trong những năng lượng quan trọng nhất trong thế giới năng lượng tái tạo. Vì vậy, chúng ta phải biết rõ về hoạt động của nó. Các tuabin gió Nó là một trong những yếu tố cơ bản của loại năng lượng này. Nó có một hoạt động khá hoàn chỉnh và có nhiều loại tuabin khác nhau tùy thuộc vào trang trại điện gió nơi chúng tôi đang ở.
Trong bài viết này, chúng tôi sẽ cho bạn biết mọi thứ bạn cần biết về tuabin gió, đặc điểm của nó và cách thức hoạt động của nó.
Tuabin gió là gì
Tua bin gió là một thiết bị cơ khí chuyển đổi năng lượng gió thành năng lượng điện. Tua bin gió được thiết kế chuyển động năng của gió thành cơ năng, là chuyển động của trục. Sau đó, trong máy phát tuabin, cơ năng này được chuyển thành năng lượng điện. Điện năng tạo ra có thể được lưu trữ trong pin hoặc sử dụng trực tiếp.
Có ba định luật vật lý cơ bản chi phối năng lượng sẵn có của gió. Định luật đầu tiên nói rằng năng lượng do tuabin tạo ra tỷ lệ với bình phương của tốc độ gió. Định luật thứ hai nói rằng năng lượng có sẵn tỷ lệ với diện tích quét của lưỡi kiếm. Năng lượng tỷ lệ với bình phương chiều dài của lưỡi kiếm. Định luật thứ ba xác định rằng hiệu suất lý thuyết tối đa của tuabin gió là 59%.
Không giống như những cối xay gió cũ của Castilla La Mancha hay Hà Lan, ở những cối xay gió này, gió đẩy các cánh quạt quay, và các tuabin gió hiện đại sử dụng các nguyên tắc khí động học phức tạp hơn để thu năng lượng gió hiệu quả hơn. Trên thực tế, lý do tại sao tuabin gió chuyển động các cánh của nó tương tự như lý do tại sao một chiếc máy bay vẫn ở trên không, và đó là do một hiện tượng vật lý.
Trong các tuabin gió, hai loại lực khí động học được tạo ra trong các cánh quạt: một loại được gọi là lực đẩy, lực đẩy vuông góc với hướng của luồng gió, và lực lượng khác được gọi là lực cản song song với hướng của luồng gió.
Thiết kế của cánh tuabin rất giống với cánh máy bay và hoạt động giống như cánh sau trong điều kiện gió. Trên cánh máy bay, một bề mặt rất tròn, trong khi bề mặt kia tương đối phẳng. Khi không khí lưu thông qua các cánh máy nghiền của thiết kế này, luồng không khí qua bề mặt nhẵn sẽ chậm hơn luồng không khí qua bề mặt tròn. Sự khác biệt về tốc độ này sẽ tạo ra sự chênh lệch áp suất, tốt hơn trên bề mặt nhẵn hơn là trên bề mặt tròn.
Kết quả cuối cùng là một lực tác dụng lên bề mặt nhẵn của cánh máy đẩy. Hiện tượng này được gọi là "hiệu ứng Venturi", là một phần lý do của hiện tượng "nâng", đến lượt nó, nó giải thích tại sao máy bay vẫn ở trên không.
Nội thất của máy phát điện gió
Các cánh của tuabin gió cũng sử dụng các cơ chế này để tạo ra chuyển động quay quanh trục của chúng. Thiết kế phần lưỡi dao tạo điều kiện xoay chuyển một cách hiệu quả nhất. Bên trong máy phát điện diễn ra quá trình chuyển hóa năng lượng quay của lưỡi dao thành năng lượng điện theo định luật Faraday. Nó phải bao gồm một cánh quạt quay dưới tác động của gió, được kết hợp với một máy phát điện xoay chiều, và chuyển đổi năng lượng cơ học quay thành năng lượng điện.
Các yếu tố của tuabin gió
Các chức năng được thực hiện bởi mỗi phần tử như sau:
- Cánh quạt: Nó thu năng lượng gió và chuyển nó thành năng lượng cơ học quay. Ngay cả trong điều kiện tốc độ gió rất thấp, thiết kế của nó là rất quan trọng để quay. Có thể thấy từ trước đến nay, thiết kế phần lưỡi cắt chính là điểm mấu chốt để đảm bảo khả năng quay của rôto.
- Hệ thống hỗ trợ hoặc khớp nối tuabin: thích ứng chuyển động quay của lưỡi dao với chuyển động quay của rôto máy phát điện mà nó được ghép nối với nhau.
- Hệ số hoặc hộp số: Ở tốc độ gió bình thường (từ 20-100 km / h), tốc độ cánh quạt thấp, khoảng 10-40 vòng / phút (vòng / phút); Để tạo ra điện, rôto của máy phát điện phải hoạt động với tốc độ 1.500 vòng / phút, do đó trục quay phải chứa một hệ thống chuyển đổi tốc độ từ giá trị ban đầu sang giá trị cuối cùng. Điều này được thực hiện nhờ một cơ chế tương tự như hộp số trong động cơ ô tô, sử dụng một bộ gồm nhiều bánh răng để quay bộ phận chuyển động của máy phát điện với tốc độ thích hợp để tạo ra điện. Nó cũng có một phanh hãm để dừng quay của rôto khi gió rất mạnh (hơn 80-90 km / h), có thể làm hỏng bất kỳ bộ phận nào của máy phát điện.
- Máy phát điện: Nó là một cụm rôto-stato tạo ra năng lượng điện, được truyền đến trạm biến áp thông qua các dây cáp được lắp đặt trong tháp hỗ trợ nacelle, và sau đó được đưa vào mạng. Công suất máy phát dao động trong khoảng 5 kW đối với tuabin trung bình và 5 MW đối với tuabin lớn nhất, mặc dù đã có tuabin 10 MW.
- Động cơ định hướng: Cho phép các bộ phận xoay để định vị trục xoay theo hướng gió thổi.
- Cột hỗ trợ: Nó là giá đỡ cấu trúc của máy phát điện. Công suất của tuabin càng lớn, chiều dài của các cánh càng lớn và do đó, chiều cao mà tại đó cánh phải đặt càng lớn. Điều này làm tăng thêm độ phức tạp cho thiết kế tháp, vốn phải hỗ trợ trọng lượng của tổ máy phát điện. Lưỡi cắt cũng phải có độ cứng kết cấu cao để chịu được gió lớn mà không bị gãy.
- Mái chèo và máy đo gió: các thiết bị đặt ở phía sau thuyền gondola có chứa máy phát điện; chúng xác định hướng và đo tốc độ gió, và tác động lên các cánh quạt để hãm chúng lại khi tốc độ gió vượt quá ngưỡng. Trên ngưỡng này, có thể có rủi ro về kết cấu của tuabin. Đây thường là thiết kế kiểu tuabin Savonious.
Tôi hy vọng rằng với những thông tin này, bạn có thể hiểu thêm về tuabin gió và các đặc điểm của nó.