El vēja turbīna Tā ir ierīce, kas izstrādāta, lai pārveidotu vēja kinētisko enerģiju mehāniskajā enerģijā un pēc tam pārvērstu to par elektroenerģija. Tā ir viena no efektīvākajām un ilgtspējīgākajām tehnoloģijām atjaunojamās enerģijas jomā, pateicoties spējai ražot elektroenerģiju, neizlaižot piesārņojošas gāzes.
Kas ir vēja turbīna?
Un vēja turbīna Tas ir aeromotora veids, kas izmanto vēja enerģiju, tas ir, vēja spēku, lai to pārvērstu elektroenerģijā. Tas darbojas līdzīgi kā tradicionālās vējdzirnavas, taču tā vietā, lai izmantotu enerģiju graudu malšanai vai ūdens sūknēšanai, tas ģenerē elektroenerģiju.
Tā saražotā enerģija ir atkarīga no vēja stipruma un vēja turbīnas izmēra. Parasti šīs ierīces tiek uzstādītas vēja parkos uz sauszemes vai atklātā jūrā, kur vēji ir stiprāki un pastāvīgāki.
Vēja turbīnas galvenās daļas
L vēja turbīnas Tie sastāv no vairākām daļām, kas ir būtiskas to darbībai. Tālāk mēs aprakstīsim katru no tiem:
1. Rotors
Rotors ir mobilais elements atbild par vēja kinētiskās enerģijas uztveršanu un pārveidošanu mehāniskajā enerģijā. To veido asmeņi un bukse, kas asmeņus savieno ar mašīnas vārpstu. Viņš rotors Tas var būt fiksēts vai mainīgs, atkarībā no tā, vai lāpstiņas ir fiksētas vai var griezties ap savu asi, lai pielāgotos vēja ātrumam.
Lielākās vēja turbīnās rotora diametrs parasti var sasniegt vairāk nekā 160 metrus ārzonas prototipos, ļaujot saražot līdz 5 MW (megavatiem). Šo lielo vēja turbīnu rotācijas ātrums ir starp 20 un 50 apgr./min (apgriezieni minūtē), savukārt mazāki var sasniegt vairāk nekā 300 apgr./min.
2. Asmeņi
the lāpstas Tie ir ļoti svarīgi vēja turbīnas darbībai, jo tie ir atbildīgi par vēja spēka uztveršanu. Tie ir pakļauti intensīvām aerodinamiskām slodzēm, īpaši uz asmeņu malām, kas var sasniegt materiāla pretestības robežu. Šī iemesla dēļ asmeņi ir izgatavoti no viegli un izturīgi materiāli, piemēram, stikla šķiedra vai ogleklis, kas spēj izturēt ekstremālos laikapstākļus.
Atkarībā no lāpstiņu skaita vēja turbīnas var būt viena lāpstiņa, divu lāpstiņu, trīs lāpstiņu vai vairāku lāpstiņu, lai gan visizplatītākās ir trīs lāpstiņas, jo tie nodrošina līdzsvaru starp efektivitāti un stabilitāti. Trīs lāpstiņu vēja turbīnas nodrošina gandrīz 40% efektivitāti, un tās visbiežāk izmanto lieljaudas instalācijās.
3. Reizinātājs
Reizinātājam ir ļoti svarīga funkcija: pielāgot zemo rotora griešanās ātrumu ar lielāku ātrumu, lai elektriskais ģenerators darbotos efektīvi. Šis process tiek veikts, izmantojot vairākus pārnesumus, kas savieno zema ātruma vārpstu ar ātrgaitas vārpstu. Dažos mūsdienu modeļos šī sistēma ir aizstāta ar elektroniskie elementi kas veic to pašu funkciju bez nepieciešamības pēc pārnesumiem.
4. Elektrības ģenerators
El Elektriskais ģenerators Tā ir sastāvdaļa, kas ir atbildīga par mehāniskās enerģijas pārveidošanu elektroenerģijā. Ģeneratori var būt dažāda veida: sinhroni vai asinhroni, atkarībā no vēja turbīnas konstrukcijas. Vismodernākajās vēja turbīnās mērķis ir optimizēt attiecības starp ģeneratoru un citiem elementiem, piemēram, reizinātāju vai pārnesumkārbu, lai uzlabotu veiktspēju.
5. Gondola
La gondola Tas ir korpuss, kurā ir galvenās vēja turbīnas sastāvdaļas, piemēram, ģenerators, pārnesumkārba un vadības sistēmas. Tas ir uzstādīts torņa augšpusē un ir pakļauts ekstremāliem laikapstākļiem, tāpēc tas ir izgatavots no spēcīgiem, bet viegliem materiāliem (parasti stikla šķiedras un tērauda). Turklāt gondola var griezties, lai automātiski orientētos vēja virzienā, pamatojoties uz lāpstiņas un anemometra savāktajiem datiem.
6. Tornis
Tornis ir struktūra, kas paceļ lāpstiņas un gondolu pietiekamā augstumā, lai labāk izmantotu vēja priekšrocības. Jo augstāks tornis, jo stiprāks vējš, kas palielina enerģijas ražošanu. Torņi parasti ir izgatavoti no cauruļveida tērauds un lielās vēja turbīnās var sasniegt augstumu līdz 150 metriem vai vairāk.
Vēja turbīnas darbība
Vēja turbīnas darbības pamatā ir vēja kinētiskās enerģijas pārvēršana elektroenerģijā, izmantojot procesu, kas ietver vairākus posmus:
- Vējš kustina rotora lāpstiņas, tādējādi radot mehānisko enerģiju.
- Rotora rotācija tiek pārsūtīta uz galveno vārpstu, kas ir savienota ar ātruma reizinātāju.
- Reizinātājs palielina lēnās vārpstas ātrumu, lai pielāgotu to elektriskajam ģeneratoram.
- Ģenerators pārvērš mehānisko enerģiju elektroenerģijā.
- Saražotā elektroenerģija caur evakuācijas sistēmu tiek pārsūtīta uz elektrotīklu vai uzglabāta vēlākai lietošanai.
Vēja turbīnas veiktspēja ir atkarīga no vairākiem faktoriem, piemēram, vēja ātruma, rotora diametra un torņa augstuma. Turklāt mūsdienu modeļos ir iekļauti tādi drošības mehānismi kā disku bremzes un automātiskās apturēšanas sistēmas pārmērīgi spēcīga vēja gadījumā.
Kāda veida vēja turbīnas parasti izmanto?
Visizplatītākās vēja turbīnas ir tās horizontālā ass un trīs asmeņi, jo tie nodrošina vislabāko veiktspēju un stabilitāti salīdzinājumā ar citiem dizainiem. Šīs vēja turbīnas izmanto gan mazās izolētās iekārtās, gan lielos vēja parkos uz sauszemes vai jūrā.
Turklāt ir turbīnas vertikālā ass, lai gan tā izmantošana ir ierobežotāka zemākas efektivitātes dēļ. Tomēr tiek pētītas jaunas tehnoloģijas un materiāli, lai uzlabotu to veiktspēju, īpaši pilsētu teritorijās, kur vēja apstākļi var būt neregulārāki.
Materiāli, ko izmanto vēja turbīnās
Mūsdienu vēja turbīnas ir būvētas ar kombināciju izturīgi un viegli materiāli kas ļauj tai izturēt ekstremālus laikapstākļus un vienlaikus samazināt komponentu svaru, lai uzlabotu veiktspēju:
- Asmeņi galvenokārt ir izgatavoti no stikla šķiedra pastiprinātas ar oglekli vai poliesteru, kas padara tās īpaši vieglas, bet tajā pašā laikā ļoti izturīgas.
- Torņi parasti ir cauruļveida tērauds, lai gan eksperimentē ar dažām modernākām versijām oglekļa šķiedra un citi kompozītmateriāli.
- Gondola un citi konstrukcijas elementi ir izgatavoti no pastiprināta tērauda un pārklāti ar korozijizturīgiem materiāliem, lai nodrošinātu ilgstošu izturību pat jūras vidē.
Vēja turbīnu rentabilitāte
La vēja enerģija Mūsdienās tas ir viens no ienesīgākajiem un konkurētspējīgākajiem enerģijas veidiem. Saskaņā ar jaunākajiem ziņojumiem elektroenerģijas ražošanas izmaksas, izmantojot vēja turbīnas, ir daudz zemākas nekā neatjaunojamās enerģijas, piemēram, fosilā kurināmā, izmaksas. Tas pat ir izrādījies konkurētspējīgāks par citiem atjaunojamiem enerģijas avotiem, piemēram, saules enerģiju.
Piemēram, Spānijā 20 MW vēja parks var radīt aptuveni 40 GWh gadā, ar ko pietiktu, lai apgādātu ap 15.000 mājsaimniecību.
Vēl viena svarīga priekšrocība ir tā, ka vēja turbīnām ir daudz mazāka ietekme uz vidi nekā citām enerģijas ražošanas tehnoloģijām, jo tās neizdala piesārņojošas gāzes un to darbībai nav nepieciešams fosilais kurināmais. Tomēr jāņem vērā tādi faktori kā troksnis, vizuālā ietekme un daži ietekme uz putniem un sikspārņiem tuvējās teritorijās.
Īsāk sakot, vēja turbīnas ir galvenā tehnoloģija atjaunojamās enerģijas attīstībā, un tām ir būtiska nozīme pārejā uz tīrāku un ilgtspējīgāku enerģijas sistēmu.