Kako se veter pretvarja v elektriko? Neposredni predhodnik toka vetrne turbine so stari vetrnice, ki se še danes uporabljajo za različna opravila, kot je pridobivanje vode ali mletje žita. A vetrnica To je stroj z rezili ali rezili, pritrjenimi na skupno gred, ki se začne vrteti, ko zapiha veter.
Ta vrtljiva gred je povezana z različnimi vrstami strojev, kot so tisti, ki se uporabljajo za mletje žita, črpanje vode ali proizvajajo elektriko.
Za proizvodnjo električne energije gibanje rezil aktivira električni generator, ki pretvarja mehanska energija vrtenja v električne energije. Ta generator je lahko alternator ali dinamo, proizvedeno elektriko pa je mogoče shraniti v baterije ali poslati neposredno v omrežje za distribucijo. Resnično zapleteno ni samo delovanje, temveč raziskave in razvoj, ki sta potrebna za ustvarjanje vetrne turbine bolj učinkovit.
Vrste vetrnih turbin
Obstajata predvsem dve vrsti vetrne turbine: tisti od vodoravna os in tistih navpična os. Tiste od vodoravna os so danes najpogostejši, medtem ko tisti iz navpična os So manj pogosti, čeprav imajo v določenih situacijah določene prednosti.
P vetrne turbine de navpična os Odlikujejo jih, ker ne potrebujejo sistema za orientacijo vetra. Poleg tega lahko električni generator postavite na tla, kar olajša vzdrževanje. Vendar pa njegovo proizvodnja energije je manjša, in za začetek delovanja potrebujejo dodatne motorje.
Po drugi strani pa vetrnice z vodoravno osjo Predstavljajo večjo vsestranskost, saj jih je mogoče uporabiti v majhnih aplikacijah, kot so izolirane instalacije, ali v velikih vetrnih elektrarnah.
Znotraj vrst vertikalnih vetrnih turbin najdemo tri glavne različice:
- Savonius: So vetrne turbine z nizkim izkoristkom, vendar zelo preproste zasnove.
- Giromill: Ponujajo večjo učinkovitost kot tip Savonius, vendar zahtevajo višje hitrosti vetra.
- darrieus: Za ta tip je značilna oblika kril in je tisti z najvišjo zmogljivostjo med tistimi z navpično osjo.
Slabosti vetrnih turbin
Ena najpogostejših težav pri vetrne turbine Zaradi svoje ogromne velikosti povzroča vibracije in hrup. Zaradi tega so običajno nameščeni v območjih, ki so oddaljena od naseljenih območij. Vendar pa je nedavni trend razvoj manjše turbine o tiho ki se lahko nahajajo v urbanih območjih.
Še en izziv na področju energija vetra je spremenljivost vetra. The vetrne turbine Zasnovane so za optimalno delovanje v razponu hitrosti vetra. To pomeni, da je potrebna najmanjša hitrost, da se rezila začnejo premikati, po drugi strani pa obstaja največja omejitev, da se prepreči poškodba mehanizma.
Na splošno vetrne turbine delujejo z hitrosti vetra med 3 in 24 metri na sekundo. Če je veter šibkejši, se proizvede premalo moči, če pa je premočan, se morajo turbine ugasniti, da preprečijo škodo, znano kot hitrost rezanja.
Sestava vetrne turbine ali vetrne turbine
P vetrne turbine vodoravna os, oz vetrne turbine z vodoravno osjo (TEEH), so sestavljeni iz več ključnih segmentov:
- Stolp in temelj: Temelji so lahko ravni ali globoki, odvisno od želene stabilnosti. Stolp ima različne vrste:
- Jeklena cevasta: Najpogostejši so v vetrnih elektrarnah.
- iz betona: Izdelani so na kraju samem in omogočajo izračun natančne višine za povečanje učinkovitosti.
- Rešetkaste strukture: Uporabljajo jeklene profile, ki so manj pogosti pri velikih sodobnih vetrnih turbinah.
- rotor: To je del, ki drži rezila. Njegova naloga je izkoristiti energijo vetra tako, da jo pretvori v rotacijsko gibanje.
- Gondola: Pogosto imenovana "glava" vetrne turbine, v njej so vsi stroji, vključno z generatorjem, menjalnikom in zavorami.
- Generator: Pretvori mehansko energijo v električno. V sodobnih vetrnih turbinah se uporabljajo asinhroni generatorji z dvojnim napajanjem ali sinhroni generatorji.
- Multiplikator: Ta komponenta združuje nizko hitrost rotorja z visokimi hitrostmi, ki jih generator potrebuje za proizvodnjo učinkovite električne energije. Pomnoži število vrtljajev na minuto (RPM) rotorja z 18–50 RPM na približno 1.750 RPM.
- Zavore: Mehanske zavore varno ustavijo vetrno turbino, če je veter premočan ali če je potrebno vzdrževanje.
Električna oprema vetrne turbine
P vetrne turbine vključujejo a sistem hranjenja ki ustvarjeno energijo povezuje z električnim omrežjem. Poleg tega imajo številni senzorji ki spremljajo spremenljivke, kot sta hitrost in smer vetra ter temperaturo znotraj gondole. Vsi ti podatki omogočajo učinkovito krmiljenje vetrne turbine in optimizirajo njeno delovanje.
Poleg senzorjev, sodobne vetrne turbine Opremljene so z mehanizmi, ki omogočajo prilagajanje naklona lopatic za optimalno zajemanje vetra glede na njegovo intenzivnost.
S širitvijo vetrne farme, tako kopenskih kot morskih, je uporaba vetra postala ena izmed obnovljive energije bolj konkurenčen in čistejši, kar pomembno prispeva k zmanjšanju emisij CO2.
Vetrna energija se še naprej razvija, tako pri izboljševanju zasnove vetrnih turbin kot pri optimizaciji njihovega delovanja v različnih podnebnih razmerah.
Vetrne turbine igrajo ključno vlogo pri prehodu na bolj trajnosten energetski sistem, saj izkoriščajo neizčrpen vir, kot je veter.