立式风力发电机

风力涡轮机将风转化为能量

Un 立式风力发电机 u 水平就像一个工作的发电机 转换风的动能 机械能中的能量,并通过风力涡轮机中的电能。

主要有两种 垂直轴和水平轴风力发电机。 那些带有垂直轴的轴承不需要定向机构就可以脱颖而出,并且什么是发电机都可以布置在地面上。 另一方面,具有水平轴的那些是最常用的,并允许覆盖小功率的各种隔离应用,直至大型风力发电场的安装。

我们将研究两个主要的方面,例如上述的垂直轴和水平轴风力涡轮机,以及它们将是什么。 试图从中获得最大收益的新建议 向风中产生电能。 我们处于技术进步的几年中,每次都会看到新的提议,例如Vortex项目的无螺旋桨风力涡轮机或那棵无风的树,即一种无声地产生能量的机械树。

什么是立式风力发电机?

风力发电机有很多种

垂直轴风力发电机本质上是一种风力发电机,其中转子轴安装在垂直位置,无论风来自哪个方向都可以发电。 这种立式风力发电机的优点是 即使在风小的地方也能发电 建筑法规通常禁止安装水平风力涡轮机的城市地区。

如前所述,垂直或垂直轴风力发电机 无需定向机制 可以在地面上找到发电机是什么。 他的 能源生产较低 并且它有一些小障碍,例如需要机动化才能开始。

那里 三种类型的立式风力发电机 Savonius,Giromill和Darrrieus也是如此。

萨沃纽斯型

其特点是 由两个半圆组成 在一定距离内水平移动,空气通过该距离移动,因此产生的动力很小。

吉罗米尔

它因具有 一套垂直刀片 在垂直轴上有两个横杆,提供的能量范围为10到20 Kw。

达里厄斯

福尔马多 由两个或三个双凸叶片连接 垂直轴位于底部和顶部,可以在较宽的速度带内利用风。 缺点是它们不能自行打开,需要一个Savonius转子。

垂直轴风力发电机是如何工作的?

在垂直风力涡轮机中,叶片随着驱动风的力旋转。 与水平风力涡轮机不同,垂直风力涡轮机始终与风对齐。 哪个方向相同并不重要,因为它们即使在风速较低的情况下也能工作。 这些垂直风力涡轮机的优点是 它们比水平的涡轮机更小更轻. 体积越小,它们产生的能量就越少。 然而,它们能够为家庭供暖、打开所有内部和外部灯并为电动汽车的电池充电。

水平轴风力发电机

横轴是 最常用的 在大型风力发电场中,我们可以找到这类风力涡轮机,这些风力涡轮机可以在1 Mw以上的功率下使用。

它基本上是一台旋转机器 其中运动是由风的动能产生的,当风作用在通常具有三个叶片的转子上时。 产生的旋转运动通过速度倍增器传递并倍增到负责产生电能的发电机。

所有这些组成部分 他们站在缆车上 它放置在支撑塔的顶部。 它们是传统的,可以在我国某些地区找到,它们具有不同的视野和景观,但提供清洁和廉价的能源。

每个风力涡轮机都有 负责控制的微处理器 并调整其启动,操作和关闭变量。 这会将所有这些信息和数据带到安装的控制中心。 这些风轮机中的每一个都在塔架的底部装有一个机柜,该机柜带有所有电气组件(自动开关,电流互感器,过压保护器等),这些电气组件有助于将所产生的电能传输到网络的连接或消耗。点。

风力发电机获得的能量 取决于风的力量 它穿过转子,并与空气密度,叶片扫过的面积和风速成正比。

风力发电机的运行 以功率曲线为特征 表示可以运行的风速范围以及每种情况所需的功率。

什么类型的风力涡轮机效率更高?

风力涡轮机是未来

在能源效率方面,水平风力涡轮机是赢家。 并且它们能够达到更高的转速,因此它们需要具有较低旋转倍增比的齿轮箱。 另外,因为这些风力涡轮机的建造必须做得相当高 更大程度地利用了增加的风速。 在大气层的上层,风速较高,因为它没有任何类型的障碍物。

VAWT风力涡轮机的缺点是什么?

这些类型的风力涡轮机的缺点包括:

  • 安装的初始成本相当高。
  • 如果你必须在一个没有太多风的地区,很可能 能源效率无法消除.
  • 由于噪音,您可能会与邻居发生问题。
  • 涡轮机通常仅以大约 30% 的容量运行。

风力发电机的使用和历史

来自风中的电能已与风电一起用于位于偏僻的房屋中 在XNUMX世纪中叶的农村地区.

但是在70年代真正押注这项技术的人是丹麦。 这个事实使这个国家成为 领先的制造商之一 Vestas和Siemens Wind Power就是这种类型的风力涡轮机。

早在2013年,风能 产生了相当于33% 占39年总用电量的2014%。现在,丹麦的目标是到50年达到2020%,到2035年达到84%。

这个国家产生的变化是 由于二氧化碳排放量高 在70年代后期,可再生能源成为该国的主要选择。 这导致减少了对其他国家的能源依赖,并减少了全球污染。

具有历史意义的是丹麦的装置 第一台达到2 Mw的风力涡轮机。 该电厂有一个管状塔和三个叶片。 它是由Tvind学校的师生建造的。 这个故事的有趣之处在于,那些“业余爱好者”在就职典礼的前一天就被嘲笑了。 时至今日,该涡轮机仍然可以使用,并且其设计与大多数现代风力涡轮机非常相似。

风力涡轮机的未来

时至今日,技术创新不断涌现, 改善应用 的风能。 2015年,已安装的最大涡轮机是Vestas V164,可在海岸附近使用。

2014年, 240.000台风力涡轮机 他们在世界范围内运营,发电量占世界的4%。 2014年,总装机容量超过336吉瓦,中国,美国,德国,西班牙和意大利是装机容量的领先者。

不仅这些国家的垂直或水平轴风力涡轮机的人口在增加,而且许多其他国家 他们正在寻找一种可持续发展的方法 就像法国的埃菲尔铁塔一样,这得益于一些新安装的风力涡轮机,现在可以产生自己的能量,并且还将增加LED灯,太阳能电池板和雨水收集系统,以这种方式促进清洁和廉价的能源。

我们也不能忘记以 用于157个新风电场的3台风力涡轮机 在南非,这将来自此类技术的最大制造商之一,例如西门子。 它们将在3个之间增加140 mW的容量,预计将在2016年初安装它们,以向该非洲国家附近的居民供电。

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浮式风力发电机技术

正如我们在 风能的历史,海上风能 从2009年开始扩展 当Hywind浮动风力涡轮机安装在挪威时,造价接近62万美元。

在福岛核灾难之后,日本 设计了80的安装 到2020年在附近海岸线上安装船用风力涡轮机。

涡旋无螺旋桨风力涡轮机

一家名为Deutecno的西班牙公司拥有 创建了没有移动部件的风力涡轮机 在2014年南方峰会上获得了能源类一等奖。

这些无螺旋桨风力涡轮机是 他们将负责消除那些巨大的风力涡轮机 修改地平线,无论它们安装在哪里。 它的功能将相似,但除了维护和安装成本更低外,还可以节省大量成本。

还必须有一个 减少环境影响 除此之外,它还消除了传统风力涡轮机产生的噪音。

他们的技术以这种方式运作 使用振动引起的变形 这是由风在半刚性垂直圆柱体中共振并锚固在地面时引起的。

Vortex的主要部分是圆柱体, 由压电材料制成 玻璃纤维或碳,这些材料的变形会产生电能。

2016年将是一年 其中第一台无叶片风车装置已准备就绪。

风树

一个相当创新的项目是由NewWind开发的风树,即 由72片人造树叶组成。 它们中的每一个都是圆锥形的立式涡轮机,其质量很小,可以在每秒2米的微风下发电。

这可以让你 发电280天 在一年中,其总产量为3.1千瓦,有72台涡轮机在运行。 风树高11米,直径8米,接近真实树木的大小,因此可以完美地适合那种城市空间。

Un 相当特殊的项目 这使我们处于那些寻求提高效率并能够为公共电网或建筑物额外提供能量的技术进步之前。

风力发电机的零件

风力发电机的零件

图像 - 维基媒体 / Enrique Dans

整体风力涡轮机 他们可以测量高达200米的高度和20吨的重量 的重量。 它的结构和组件很复杂,并且经过制造可优化从XNUMX到最大速度的发电。

组件之间和 风力发电机的零件我们有:

基地

风力涡轮机的基本原理是 稳固的基础。 为此,水平轴风力发电机采用地下钢筋混凝土基础建造,该基础可适应其所在的地形并有助于承受风荷载。

塔是风力涡轮机的一部分, 支撑所有重量,这是使刀片脱离地面的原因。 它的底部是钢筋混凝土,顶部是钢。 它通常是中空的,以允许进入吊船。 该塔负责使风力涡轮机充分升高,以便可以利用最大可能的风速。 钢或玻璃纤维旋转的机舱连接到塔架的末端。

叶片和转子

今天的涡轮机是由 三个刀片,因为它在转弯时提供更大的平滑度。 叶片由聚酯复合材料制成,并带有玻璃或碳纤维增强材料。 这些化合物赋予刀片更大的抵抗力。 叶片最长可达100米,并连接到转子轮毂。 借助此轮毂,叶片可以改变叶片的入射角以利用风。

关于转子,目前 是水平的,可能有关节。 通常,它位于塔的迎风侧。 这样做是为了减少叶片上的周期性负载(如果叶片位于其背风位置),因为如果将叶片放置在塔的尾流之后,则入射速度将大大改变。

吊船

您可以说这是一个小隔间 它是风力涡轮机的机舱。 机舱围绕塔架旋转,以使涡轮面向风。 机舱包含变速箱,主轴,控制系统,发电机,制动器和转向机构。

变速箱

变速箱的功能是 调整转弯速度 从主轴到发电机所需的那一轴。

Generador

在当今的风力涡轮机中 有三种类型的涡轮机 当发电机处于过高的风速时,其变化仅取决于发电机的性能,并尝试避免过载。

几乎所有的涡轮机都使用以下三种系统之一:

  • 鼠笼感应发电机
  • 双相感应发电机
  • 同步发电机

休息系统

制动系统 这是一个安全系统 它具有可在紧急情况或维护情况下停止磨机并防止损坏结构的光盘。

控制系统

风车已满 由控制系统控制和自动化。 该系统由管理风向标和置于机舱顶部的风速计提供的信息的计算机组成。 这样,在了解天气条件的情况下,可以更好地确定磨机和叶片的方向,以优化吹风发电。 他们收到的有关涡轮机状态的所有信息都可以远程发送到中央服务器,并控制一切。 如果风速或天气条件可能损坏风力涡轮机的结构,则通过控制系统,您可以快速了解情况并激活制动系统,从而避免损坏。

多亏了风力涡轮机的所有这些部件,您可以 从风中产生电能 以一种可再生且无污染的方式保护环境。


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