Navpične vetrne turbine

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 10:40

Medtem ko danes obstaja veliko naprednejših načinov pridobivanja energije, so se vetrne turbine včasih uporabljale skoraj povsod. Seveda se uporabljajo še danes, vendar se je število močno zmanjšalo. Da bi razumeli, kako delujejo, je pomembno vedeti, da je veter oblika sončne energije.

Splošni opis

Vetrne turbine delujejo z uporabo vetrnih tokov. Toda zakaj je veter sposoben proizvajati električno energijo? Ta pojav se pojavi zaradi neenakomernega segrevanja zemeljske atmosfere, strukture površine planeta je nepravilna, pa tudi zato, ker se vrti. Vetrne turbine ali vetrni generatorji lahko pretvarjajo kinetično energijo vetra v mehansko energijo, ki jo lahko kasneje uporabimo za nekatere druge naloge.

Kako natančno te naprave proizvajajo električno energijo z običajnim vetrom? Pravzaprav je vse precej preprosto. Načelo delovanja takšne turbine je neposredno nasprotno delovanju ventilatorja. Pod vplivom sile vetra se lopatice vetrne turbine vrtijo, kar posledično povzroči vrtenje gredi, ki je povezana z generatorjem, da proizvaja električno energijo.

Vrste turbin

Obstaja več vrst različnih turbin. Inženirji razlikujejo dve glavni kategoriji, ki se trenutno uporabljata. Prva kategorija je horizontalno-aksialna, druga kategorija pa vertikalno-aksialna. Prva vrsta vetrne turbine ima najpogostejšo zasnovo, ki vključuje dve ali tri lopatice. Enote s tremi rezili delujejo po principu "proti vetru". Elementi sami so postavljeni tako, da gledajo v veter.

Ena največjih turbin na svetu je GE Wind Energy. Moč te naprave je 3,6 megavata. Pri tem velja omeniti, da večja kot je turbina, bolj učinkovita je. Poleg tega se razmerje med koristmi in ceno izboljšuje tudi z velikostjo agregata.

vsota turbine

Prvi indikator, po katerem je izbrana naprava, je moč. Če vzamemo "servisne" turbine, se lahko njihova moč začne pri 100 kW in doseže več MW. Pomembno je tudi omeniti, da lahko tako vertikalne kot horizontalne vetrne turbine združimo skupaj. Takšne skupine se najpogosteje imenujejo vetrne elektrarne. Namen takšnih strani je veleprodajna dobava električne energije želenemu objektu.

Če govorimo o majhnih enojnih turbinah, katerih moč je manjša od 100 kW, se najpogosteje uporabljajo za oskrbo z električno energijo zasebnih hiš, telekomunikacijskih anten ali za oskrbo z energijo črpalk za prenos vode. Opozoriti je treba, da se majhne turbine lahko uporabljajo tudi v kombinaciji z dizelskimi motorji.generatorji, baterije ali sončne celice. Takšen sistem se imenuje hibridni sistem. Uporabljajo se na mestih, kjer ni druge možnosti za priključitev na električno omrežje.

Prednosti vertikalnih turbin

Trenutno se navpični tip naprav veliko pogosteje uporablja. To je utemeljeno z dejstvom, da ima vertikalni tip številne prednosti pred horizontalnimi.

Na vertikalnih stolpih bo obremenitev delovala bolj enakomerno, kar olajša ustvarjanje večje strukture glede na njene dimenzije. Poleg tega za namestitev rotorja na to vrsto turbine ni potrebna dodatna oprema. Pomembna prednost, ki povečuje delovno učinkovitost, je, da so lopatice vertikalnih turbin lahko zasukane – v obliki spirale. To je zelo pomembno, saj bo v tem primeru vetrna energija vplivala nanje tako na vhodu kot na izstopu, kar seveda poveča učinkovitost inštalacije.

Ena najpomembnejših prednosti vertikalnih turbin je, da ko so nameščene, nima smisla prilagajati osi toku vetra. Ta vrsta naprave bo delovala s tokom vetra, ki piha z obeh strani.

Bolotov vetrna turbina

Ta enota izstopa od drugih naprav. Za normalno delovanje turbine je ni treba prilagajati različnim vremenskim razmeram. Element vetrne energije tega dizajna je sposoben zaznati veter s katere koli strani, brez kakršnega kolinastavitvenih operacij. Poleg tega ta vrsta postaje ne zahteva, da se stolp obrne, ko se spremeni smer vetra. Druga prednost vertikalnih vetrnih turbin (VAWT - vetrna elektrarna z navpično generatorsko gredjo) je, da imajo posebno zasnovo, ki omogoča delo z vetrnimi tokovi katere koli moči. Delovanje je možno tudi med nevihtami. Možno je izbrati število namestitvenih modulov. Izhodna moč turbine bo odvisna od njihovega števila. To pomeni, da lahko s spreminjanjem števila modulov spremenite moč enote, kar je zelo priročno. Druga prednost je, da je element vetrne sile sestavljen tako, da omogoča visoko učinkovito pretvorbo kinetične energije v mehansko energijo.

Dimenzije vetrne turbine Biryukov in Blinov

Ta naprava ima dvonadstropni rotor s premerom 0,75 m. Višina tega elementa je 2 m. Pod delovanjem svežega vetra je tak rotor lahko popolnoma zavrtel rotor asinhronega gred z močjo do 1,2 kW. Turbina je lahko brez napak vzdržala silo vetra do 30 m/s.

Vredno je govoriti o tem, zakaj vetrna turbina velja za dosežek dveh znanstvenikov. Stvar je v tem, da je v 60. v ZSSR je znanstvenik Biryukov patentiral vetrni generator vrtiljaka s KIJEVOM 46%. Vendar je nekoliko kasneje inženir Blinov lahko uporabil isto zasnovo, vendar s kazalnikom 58% KIEV.

Turbinehiperboloidna vrsta

Vetrne turbine hiperboloidnega tipa so temeljile na zamislih inženirja, kot je Šuhov Vladimir Grigorijevič.

Značilnosti te vrste turbine vključujejo dejstvo, da ima večjo delovno površino toka vetra. Če ta kazalnik primerjamo z drugimi kategorijami naprav, potem hiperboloidni tip kaže rezultate za 7-8 % bolje, če štejemo od pometanega območja. Ta indikator velja za tiste vrste, pri katerih je delovno območje toka vetra krilno. Če primerjamo to vrsto, na primer z turbinami Darrieus in Savonius, bo razlika 40-45%.

Posebne lastnosti te kategorije enot vključujejo tudi dejstvo, da lahko delujejo z navzgornjimi zračnimi tokovi. Zelo produktivno je, če generator namestite v bližini jezera, močvirja, pobočja itd.

Prednosti takšnih turbin vključujejo dejstvo, da bo linija stika aktivne plasti zraka, ki opere hiperboloid, 1,6-krat daljša od tiste pri podobnem cilindru, ki se vrti kot rotacijski vetrni generator. Seveda od tod tudi sklep, da bo učinkovitost za enako količino večja.

pomanjkljivosti

Kljub številnim prednostim in značilnostim teh turbin imajo tudi nekaj slabosti.

Negativni dejavniki vključujejo dejstvo, da bo pri vrtenju lopatic generatorja proti vetrnim tokovom ta vrsta generatorja povzročila znatne izgube, kar bo posledično povzročilo zmanjšanje delovne učinkovitosti za približno polovico. Zmanjšanje tega kazalnika je zelo opazno, če primerjamo navpične turbine s horizontalnimi, ki nimajo takšnih izgub.

Druga pomanjkljivost je, da mora biti vertikalna vetrna turbina zelo dolga. Če ga postavite blizu tal, kjer je hitrost vetra precej nižja kot na visoki nadmorski višini, lahko pride do težav pri zagonu rotorja, ki potrebuje pritisk, da začne delovati. Samo po sebi se sploh ne začne. Seveda lahko namestite posebne stolpe, da dvignete rezila višje, vendar bo spodnji del rotorja še vedno prenizek.

Druge pomanjkljivosti vključujejo dejstvo, da se pozimi na lopaticah vetrnih turbin pojavljajo poledice. Omeniti velja tudi veliko hrupa, ki ga turbine oddajajo med delovanjem. Nekatere naprave so med delovanjem sposobne celo proizvajati škodljiv infrazvok. Povzroča tresljaje, kar lahko povzroči ropotanje stekla, oken, posode.

Zabavno dejstvo: RimWorldove vetrne turbine so bile uporabljene kot vir energije.