2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 10:29
Dok danas postoji mnogo naprednijih načina proizvodnje energije, vjetroturbine su se nekada koristile gotovo posvuda. Naravno, koriste se i danas, ali se broj znatno smanjio. Da biste razumjeli kako rade, važno je znati da je vjetar oblik sunčeve energije.
Opći opis
Vjetroturbine rade pomoću struja vjetra. Ali zašto je vjetar sposoban proizvoditi električnu energiju? Ovaj fenomen nastaje zbog činjenice da postoji neravnomjerno zagrijavanje zemljine atmosfere, struktura površine planeta je nepravilna, a također i zato što se rotira. Vjetroturbine ili vjetrogeneratori mogu pretvoriti kinetičku energiju vjetra u mehaničku energiju, koja se kasnije može koristiti za neke druge zadatke.
Kako točno ovi uređaji proizvode električnu energiju koristeći normalan vjetar? Zapravo, sve je prilično jednostavno. Princip rada takve turbine izravno je suprotan radu ventilatora. Pod utjecajem sile vjetra, lopatice vjetroturbine se okreću, što zauzvrat uzrokuje rotaciju osovine spojene na generator da proizvodi električnu energiju.
Vrste turbina
Postoji nekoliko vrsta raznih turbina. Inženjeri razlikuju dvije glavne kategorije koje se trenutno koriste. Prva kategorija je horizontalno-aksijalna, a druga kategorija je vertikalno-aksijalna. Prvi tip vjetroturbina ima najčešći dizajn, koji uključuje dvije ili tri lopatice. Jedinice s tri lopatice rade po principu "protiv vjetra". Sami elementi su postavljeni tako da gledaju u vjetar.
Jedna od najvećih turbina na svijetu je GE Wind Energy. Snaga ovog uređaja je 3,6 megavata. Ovdje je vrijedno napomenuti da što je veća turbina, to je učinkovitija. Osim toga, omjer koristi i cijene također se poboljšava s veličinom agregata.
Ukupne vrijednosti turbine
Prvi pokazatelj po kojem se odabire uređaj je snaga. Ako uzmemo "servisne" turbine, onda njihova snaga može početi od 100 kW i doseći nekoliko MW. Također je važno napomenuti da se i vertikalne i horizontalne vjetroturbine mogu grupirati zajedno. Takve se skupine najčešće nazivaju vjetroelektranama. Svrha ovakvih stranica je veleprodajna opskrba električnom energijom željenog objekta.
Ako govorimo o malim pojedinačnim turbinama, čija je snaga manja od 100 kW, najčešće se koriste za opskrbu električnom energijom privatnih kuća, telekomunikacijskih antena ili za opskrbu energijom pumpi za prijenos vode. Valja napomenuti da se male turbine mogu koristiti i u kombinaciji s dizel motorima.generatori, baterije ili solarni paneli. Takav sustav naziva se hibridni sustav. Koriste se na mjestima gdje nema druge mogućnosti spajanja na električnu mrežu.
Prednosti vertikalnih turbina
Trenutno se mnogo češće koristi vertikalni tip uređaja. To se opravdava činjenicom da vertikalni tip ima niz prednosti u odnosu na horizontalne.
Na tornjevima okomitog tipa opterećenje će djelovati ravnomjernije, što olakšava stvaranje veće strukture u smislu njezinih dimenzija. Osim toga, za ugradnju rotora na ovu vrstu turbine nije potrebna dodatna oprema. Važna prednost koja povećava učinkovitost rada je to što se lopatice vertikalnih turbina mogu napraviti uvijene – u obliku spirale. Ovo je vrlo važno, jer će u ovom slučaju energija vjetra utjecati na njih i na ulazu i na izlazu, što, naravno, povećava učinkovitost instalacije.
Jedna od najvažnijih prednosti vertikalnih turbina je da kada su ugrađene, nema smisla prilagođavati os strujanju vjetra. Ova vrsta uređaja radit će sa strujom vjetra koji puše s obje strane.
Bolotovljeva vjetroturbina
Ova jedinica se izdvaja od ostalih uređaja. Za normalan rad turbine nema potrebe prilagođavati je raznim vremenskim uvjetima. Element snage vjetra ovog dizajna može percipirati vjetar s bilo koje strane, bez ikakvogoperacije postavljanja. Osim toga, ova vrsta stanice ne zahtijeva da se toranj okreće kada se promijeni smjer vjetra. Još jedna prednost vertikalnih vjetroturbina (VAWT - vjetroelektrana s vertikalnom osovinom generatora) je da imaju poseban dizajn koji vam omogućuje rad s tokovima vjetra bilo koje snage. Moguć je rad čak i za vrijeme nevremena. Moguće je odabrati broj instalacijskih modula. Izlazna snaga turbine ovisit će o njihovom broju. To jest, promjenom broja modula, možete promijeniti snagu jedinice, što je vrlo zgodno. Još jedna prednost je što je element snage vjetra sastavljen na takav način da omogućuje visokoučinkovitu pretvorbu kinetičke energije u mehaničku energiju.
Dimenzije vjetroturbine Biryukov i Blinov
Ovaj uređaj ima dvokatni rotor promjera 0,75 m. Visina ovog elementa je 2 m. Pod djelovanjem svježeg vjetra, takav je rotor mogao u potpunosti okretati rotor asinkronog osovina snage do 1,2 kW. Turbina je mogla izdržati snagu vjetra do 30 m/s bez kvara.
Vrijedi govoriti o tome zašto se vjetroturbina smatra postignućem dvojice znanstvenika. Stvar je u tome što je 60-ih godina. u SSSR-u je znanstvenik Biryukov patentirao vrtuljak vjetrogeneratora s KIJEVOM 46%. Međutim, nešto kasnije, inženjer Blinov mogao je koristiti isti dizajn, ali s pokazateljem od 58% KIJEV.
Turbinehiperboloidni tip
Vjetroturbine hiperboloidnog tipa temeljile su se na idejama takvog inženjera kao što je Šuhov Vladimir Grigorijevič.
Karakteristike ove vrste turbine uključuju činjenicu da ima veće radno područje strujanja vjetra. Usporedimo li ovaj pokazatelj s drugim kategorijama uređaja, onda hiperboloidni tip pokazuje rezultate 7-8% bolje, računamo li od prebrisanog područja. Ovaj pokazatelj vrijedi za one tipove u kojima je radna površina strujanja vjetra krilna. Ako usporedimo ovaj tip, na primjer, s turbinama Darrieus i Savonius, razlika će biti 40-45%.
Posebna svojstva ove kategorije jedinica također uključuju činjenicu da mogu raditi s uzlaznim strujanjima zraka. Vrlo je produktivno ako instalirate generator u blizini jezera, močvare, obronka, itd.
Prednosti ovakvih turbina uključuju činjenicu da će linija kontakta aktivnog sloja zraka, koji ispire hiperboloid, biti 1,6 puta duža od one kod sličnog cilindra koji se rotira poput rotacionog vjetrogeneratora. Naravno, otuda i zaključak da će učinkovitost biti veća za isti iznos.
Nedostaci
Unatoč brojnim prednostima i značajkama ovih turbina, one imaju i neke nedostatke.
Negativni čimbenici uključuju činjenicu da kada se lopatice generatora rotiraju protiv struja vjetra, ovaj tip generatora će pretrpjeti značajne gubitke, što će zauzvrat dovesti do smanjenja radne učinkovitosti za otprilike polovicu. Smanjenje ovog pokazatelja je vrlo vidljivo ako usporedimo vertikalne turbine s horizontalnim, koje nemaju takve gubitke.
Još jedan nedostatak je što vertikalna vjetroturbina mora biti jako duga. Ako ga postavite blizu tla, gdje je brzina vjetra mnogo manja nego na velikoj nadmorskoj visini, tada može doći do problema s pokretanjem rotora, koji treba guranje da počne raditi. Samo po sebi, uopće ne počinje. Možete, naravno, instalirati posebne tornjeve za podizanje lopatica više, ali će donji dio rotora i dalje biti prenisko.
Ostali nedostaci uključuju činjenicu da se zimi na lopaticama vjetroagregata stvaraju ledenice. Također je vrijedno napomenuti veliku količinu buke koju turbine emitiraju tijekom rada. Neke od instalacija čak su sposobne proizvoditi štetan infrazvuk tijekom svog rada. Uzrokuje vibracije, što može uzrokovati zveckanje stakla, prozora, posuđa.
Zabavna činjenica: RimWorldove vjetroturbine korištene su kao izvor energije.
