В мире возобновляемых источников энергии выделяются две ключевые формы генерации: солнечная энергия и энергия ветра. В то время как солнечная энергия преобразует солнечное излучение в электрическую энергию с помощью солнечных батарей, энергия ветра фокусируется на использовании энергии ветра с помощью ветряных турбин. Эти устройства необходимы для преобразования кинетической энергии ветра в полезную электрическую энергию.
Ветряные турбины Они сложны по своей конструкции и требуют предварительного изучения, чтобы гарантировать рентабельность и эффективность их установки. Существуют различные типы и технологии, связанные с ветряными турбинами, которые различаются в зависимости от их использования и мощности по выработке электроэнергии. В этой статье вы подробно узнаете все, что связано с ветряными турбинами.
Характеристики ветряной турбины
Ветровые турбины конвертируют кинетическая энергия ветра в электрическую энергию через лопасти, которые вращаются благодаря силе ветра. Эти лопасти могут вращаться между 13 и 20 оборотов в минуту (об/мин), в зависимости от технологии ветряной турбины и постоянной скорости ветра. Материалы лезвий также влияют на скорость вращения; Более легкие лезвия имеют тенденцию вращаться быстрее.
Чем большую скорость приобретают лопасти, тем большее количество энергии генерирует ветряная турбина, что увеличивает ее мощность. эффективность. Однако для запуска устройства в первую очередь требуется вспомогательное питание. После его запуска ветер становится единственным двигателем вращения лопастей.
Одним из наиболее примечательных аспектов ветряных турбин является их Долгая полезная жизнь, что превышает 25 лет. Хотя затраты на установку и первоначальные затраты могут быть высокими, длительный срок эксплуатации позволяет амортизировать инвестиции и генерировать экономические выгоды. Кроме того, поскольку это чистая энергия, она способствует сокращение выбросов загрязняющих веществ и к сокращению использования ископаемого топлива.
Достижения в области технологий не только увеличили срок службы ветряных турбин, но и сделали их более эффективными, облегчив их установку в более оптимальных местах для максимального улавливания энергии ветра.
операция
Процесс преобразования энергии в ветряной турбине осуществляется в несколько этапов, каждый из которых является ключевым для преобразования энергии ветра в электричество:
- Автоматическая ориентация: Ветротурбина автоматически ориентируется, чтобы максимально эффективно использовать энергию ветра. Это возможно благодаря данным, записываемым флюгером и анемометром, которые позволяют гондоле вращаться в правильном направлении.
- Вращение лезвия: Когда ветер достигает скорости примерно 3,5 м/с, он начинает вращать лопасти. Для оптимизации выработки энергии идеальная скорость ветра составляет 11 м/с. Если эта скорость превышает 25 м/с, лопасти переводятся в положение флажка, чтобы избежать чрезмерного напряжения и затормозить систему.
- Умножение: Вращение ротора приводит в движение медленный вал, который увеличивает его скорость с 13 об/мин до примерно 1.500 об/мин с помощью мультипликатора.
- Поколение: Энергия вращения передается генератору, где преобразуется в электричество.
- Эвакуация: Произведенная электроэнергия транспортируется через башню на подстанцию, где ее напряжение повышается перед подачей в электрическую сеть для распределения по точкам потребления.
- Мониторинг: Этот процесс гарантирует правильную работу ветряной турбины. Критические системы постоянно контролируются с подстанции и центра управления, что позволяет оперативно выявлять и устранять возможные инциденты.
Типы ветряных турбин
Существует две основные категории ветряных турбин, которые классифицируются в зависимости от оси ротора или мощности, которую они могут обеспечить.
По оси ротора
Вертикальная ось
Этот тип ветряной турбины всенаправленный и не требует систем ориентации, что упрощает установку и обслуживание. Кроме того, такие его компоненты, как генератор и мультипликатор, находятся на одном уровне с землей, что упрощает его конструкцию и снижает затраты. Однако его основным недостатком является то, что У них меньший КПД чем с горизонтальной осью и требуют внешних систем для запуска вращения лопастей.
Горизонтальная ось
Ветровые турбины Горизонтальная ось Они являются наиболее распространенными и эффективными. Его конструкция позволяет достигать более высоких скоростей вращения и, следовательно, требует меньшего увеличения числа оборотов. Кроме того, будучи более высокими, они могут лучше использовать энергию ветра на больших высотах.
По подаваемой мощности
В функции подаваемая мощностьВетряные турбины делятся на три класса:
- Малая мощность: Они предлагают мощность до 50 кВт и используются в таких приложениях, как перекачка воды или электроснабжение в изолированных зонах.
- Половина мощности: Они находятся в пределах 150 кВт и используются для подачи энергии в сеть в сельских или изолированных местах.
- Высокая мощность: Они обеспечивают энергию в коммерческих масштабах, и их производство может достигать несколько гигаватт.
Сегодня высокомощное оборудование наиболее широко используется на ветряных электростанциях для эффективного и экономичного производства электроэнергии, способствуя борьбе с изменением климата.
Сектор возобновляемых источников энергии продолжает развиваться, движимый необходимостью сокращения выбросов парниковых газов и смягчения последствий изменения климата. В частности, ветряные турбины достигли значительных технологических успехов, что позволяет им генерировать больше электроэнергии и иметь более длительный срок службы. Благодаря этой информации вы лучше поймете, как работают ветряные турбины и их ключевую роль в будущем чистой энергетики.