Vetrne turbine: deli, delovanje in materiali

  • Rotor in lopatice zajemajo energijo vetra in jo pretvarjajo v mehansko energijo.
  • Generator pretvarja mehansko energijo v električno.
  • Vetrna energija je ena najbolj donosnih in čistih na trenutnem trgu.

Vetrna turbina

El Vetrna turbina Gre za napravo, ki je namenjena pretvorbi kinetične energije vetra v mehansko energijo in jo nato pretvarja v električne energije. Je ena najučinkovitejših in trajnostnih tehnologij na področju obnovljivih virov energije zaradi svoje zmožnosti proizvajanja električne energije brez izpustov onesnažujočih plinov.

Kaj je vetrna turbina?

Un Vetrna turbina Gre za vrsto aeromotorja, ki uporablja energijo vetra, torej silo vetra, da jo pretvarja v električno energijo. Deluje podobno kot tradicionalni mlini na veter, le da namesto porabe energije za mletje žita ali črpanje vode proizvaja električno energijo.

Energija, ki jo proizvede, je odvisna od moči vetra in velikosti vetrne turbine. Običajno so te naprave nameščene v vetrnih elektrarnah, bodisi na kopnem bodisi na morju, kjer so vetrovi močnejši in bolj stalni.

Glavni deli vetrne turbine

P vetrne turbine Sestavljeni so iz več delov, ki so bistveni za njihovo delovanje. Nato bomo opisali vsakega od njih:

Deli vetrnih turbin

1.rotor

Rotor je mobilni element odgovoren za zajemanje kinetične energije vetra in njeno pretvarjanje v mehansko energijo. Sestavljen je iz rezil in puše, ki povezuje rezila z gredjo stroja. On rotor Lahko je s fiksnim ali spremenljivim korakom, odvisno od tega, ali so lopatice fiksne ali se lahko vrtijo okoli svoje osi, da se prilagodijo hitrosti vetra.

Pri večjih vetrnih turbinah ima rotor običajno premer, ki lahko pri prototipih na morju doseže več kot 160 metrov, kar omogoča proizvodnjo do 5 MW (megavatov). Hitrost vrtenja teh velikih vetrnih turbin je med 20 in 50 vrt./min (vrtljaji na minuto), manjši pa lahko dosežejo tudi več kot 300 vrt/min.

2. Rezila

The Pallas So ključnega pomena za delovanje vetrne turbine, saj so odgovorni za zajemanje sile vetra. Izpostavljeni so intenzivnim aerodinamičnim obremenitvam, predvsem na robovih rezil, ki lahko dosežejo mejo odpornosti materiala. Iz tega razloga so rezila izdelana iz lahki in odporni materiali, kot so steklena vlakna ali karbon, ki lahko prenesejo ekstremne vremenske razmere.

Glede na število lopatic so lahko vetrne turbine enokrake, dvokrake, trikrake ali večkrake, najpogostejše pa so tri rezila, saj ponujajo ravnovesje med učinkovitostjo in stabilnostjo. Trikrake vetrne turbine omogočajo izkoristek blizu 40% in se najpogosteje uporabljajo v inštalacijah velike moči.

3. Množilec

Multiplikator ima zelo pomembno funkcijo: prilagodite nizko hitrost vrtenja rotorja pri višji hitrosti, da električni generator deluje učinkovito. Ta postopek poteka prek serije zobnikov, ki povezujejo gred nizke hitrosti z gredjo visoke hitrosti. V nekaterih sodobnih modelih je ta sistem nadomeščen z elektronski elementi ki opravljajo isto funkcijo brez potrebe po zobnikih.

4. Električni generator

El Električni generator Je komponenta, odgovorna za pretvorbo mehanske energije v električno energijo. Generatorji so lahko različnih vrst: sinhroni ali asinhroni, odvisno od zasnove vetrne turbine. Pri najsodobnejših vetrnih turbinah je cilj optimizirati razmerje med generatorjem in drugimi elementi, kot sta multiplikator ali menjalnik, da se izboljša zmogljivost.

Komponente vetrnih turbin

5. Gondola

La gondola To je ohišje, ki vsebuje glavne komponente vetrne turbine, kot so generator, menjalnik in krmilni sistemi. Nameščen je na vrhu stolpa in je izpostavljen ekstremnim vremenskim razmeram, zato je zgrajen iz močnih, a lahkih materialov (običajno iz steklenih vlaken in jekla). Poleg tega se lahko gondola vrti, da se samodejno orientira v smeri vetra na podlagi podatkov, ki jih zbereta loputa in anemometer.

6. Stolp

Stolp je struktura, ki dvigne lopatice in gondolo na zadostno višino, da bolje izkoristijo veter. Višji kot je stolp, močnejši je veter, kar poveča proizvodnjo energije. Stolpi so na splošno narejeni iz cevasto jeklo in lahko v velikih vetrnih turbinah doseže višino do 150 metrov ali več.

Delovanje vetrne turbine

Delovanje vetrne turbine temelji na pretvorbi kinetične energije vetra v električno energijo, skozi proces, ki vključuje več stopenj:

  1. Veter premika lopatice rotorja in tako ustvarja mehansko energijo.
  2. Vrtenje rotorja se prenaša na glavno gred, ki je povezana z multiplikatorjem hitrosti.
  3. Multiplikator poveča hitrost počasne gredi, da jo prilagodi električnemu generatorju.
  4. Generator pretvarja mehansko energijo v električno.
  5. Proizvedena električna energija se prek odvodnega sistema odda v električno omrežje ali shrani za kasnejšo uporabo.

Delovanje vetrne turbine je odvisno od več dejavnikov, kot so hitrost vetra, premer rotorja in višina stolpa. Poleg tega sodobni modeli vključujejo varnostne mehanizme, kot so kolutne zavore in sistemi za samodejno zaustavitev v primeru premočnega vetra.

Katere vrste vetrnih turbin se običajno uporabljajo?

Najpogostejše vetrne turbine so tiste vodoravna os in tremi rezili, saj zagotavljajo najboljšo zmogljivost in stabilnost v primerjavi z drugimi oblikami. Te vetrne turbine se uporabljajo tako v majhnih izoliranih napravah kot v velikih vetrnih elektrarnah na kopnem ali na morju.

Poleg tega obstajajo turbine navpična os, čeprav je njegova uporaba zaradi manjše učinkovitosti bolj omejena. Vendar pa se preučujejo nove tehnologije in materiali za izboljšanje njihove učinkovitosti, zlasti v mestnih območjih, kjer so lahko vetrovne razmere bolj neenakomerne.

Materiali, ki se uporabljajo v vetrnih turbinah

Sodobne vetrne turbine so zgrajene s kombinacijo odporni in lahki materiali ki mu omogočajo, da prenese ekstremne vremenske razmere in hkrati zmanjša težo komponent za izboljšanje delovanja:

  • Rezila so v glavnem izdelana iz steklena vlakna ojačani s karbonom ali poliestrom, zaradi česar so izjemno lahki, a hkrati zelo odporni.
  • Stolpi so običajno cevasto jeklo, čeprav nekatere sodobnejše različice eksperimentirajo ogljikova vlakna in drugi kompozitni materiali.
  • Gondola in drugi strukturni elementi so izdelani iz ojačanega jekla in prevlečeni z materiali, odpornimi proti koroziji, da se zagotovi dolgotrajna vzdržljivost tudi v morskih okoljih.

Donosnost vetrnih turbin

La energija vetra Je danes ena najbolj donosnih in konkurenčnih oblik energije. Glede na nedavna poročila so stroški proizvodnje električne energije z vetrnimi turbinami veliko nižji od stroškov neobnovljivih virov energije, kot so fosilna goriva. Izkazalo se je celo, da je konkurenčnejša od drugih obnovljivih virov energije, kot je sončna energija.

V Španiji lahko na primer vetrna elektrarna z močjo 20 MW proizvede okoli 40 GWh na leto, kar bi zadostovalo za dobavo cca 15.000 gospodinjstev.

Druga pomembna prednost je, da imajo vetrne turbine veliko manjši vpliv na okolje kot druge tehnologije za pridobivanje energije, saj ne oddajajo škodljivih plinov ali za delovanje ne potrebujejo fosilnih goriv. Vendar je treba upoštevati dejavnike, kot so hrup, vizualni učinek in nekateri učinki na ptice in netopirje v bližnjih območjih.

Skratka, vetrne turbine so ključna tehnologija za razvoj obnovljive energije in igrajo temeljno vlogo pri prehodu na čistejši in bolj trajnosten energetski sistem.


Pustite svoj komentar

Vaš e-naslov ne bo objavljen. Obvezna polja so označena z *

*

*

  1. Za podatke odgovoren: Miguel Ángel Gatón
  2. Namen podatkov: Nadzor neželene pošte, upravljanje komentarjev.
  3. Legitimacija: Vaše soglasje
  4. Sporočanje podatkov: Podatki se ne bodo posredovali tretjim osebam, razen po zakonski obveznosti.
  5. Shranjevanje podatkov: Zbirka podatkov, ki jo gosti Occentus Networks (EU)
  6. Pravice: Kadar koli lahko omejite, obnovite in izbrišete svoje podatke.