Как ветер преобразуется в электричество? Непосредственными предшественниками современных ветряных турбин являются старые ветряные мельницы , которые до сих пор используются для различных задач, таких как помол зерна или перекачка воды. Ветряная мельница — это машина с лопастями или направляющими, соединенными с общим валом, который вращается под действием ветра.
Это механическое движение может использоваться различными способами. В настоящее время наиболее распространенное применение — это использование его для производства электроэнергии. Вращение лопастей приводит в движение электрогенератор, который преобразует кинетическую энергию ветра в электрическую энергию.
Типы ветряных турбин
В зависимости от расположения осей ветротурбин существует два основных типа : с горизонтальной и с вертикальной осью вращения.
Горизонтально-осевые ветряные турбины
Это наиболее распространенный тип ветротурбин на сегодняшний день, характеризующийся осью вращения, параллельной земле. Они позволяют использовать их в самых разных целях, от небольших генерирующих установок до крупных ветропарков. Они применяются как на суше , так и на море , адаптируясь к различным энергетическим потребностям.
Ветряные турбины с вертикальной осью
В отличие от ветротурбин с горизонтальной осью вращения, ветротурбины с вертикальной осью вращения не требуют механизма поворота, поскольку они улавливают ветер с любого направления. Это снижает механическую сложность и позволяет размещать турбину близко к земле, облегчая доступ для технического обслуживания. Важно отметить, что существует три типа ветротурбин с вертикальной осью вращения: Савониуса , Жиромилла и Дарье , каждая из которых имеет свои специфические конструктивные особенности и области применения.
Недостатки ветряных турбин
Хотя ветровые турбины являются очень эффективным решением для производства возобновляемой энергии , у них есть и некоторые недостатки. Среди наиболее существенных — их значительные размеры и производимый ими шум . Эти характеристики обусловливают необходимость установки ветровых турбин в районах, удаленных от городских центров.
Еще одна ключевая проблема — изменчивость ветра . Турбины спроектированы таким образом, чтобы эффективно работать при определенной скорости ветра, обычно от 3 до 24 метров в секунду . Если ветер слабее, турбина не может вырабатывать достаточно электроэнергии, а если слишком сильный, это может повредить механизм.
Строение ветряной турбины или ветряной турбины
Ветровые турбины состоят из различных компонентов, которые работают вместе, чтобы эффективно преобразовывать ветер в электричество. Ниже мы опишем наиболее важные части:
- Башня и фундамент: Башня удерживает лопасти и генератор. Он изготавливается из различных материалов, таких как сталь или бетон, в зависимости от размера турбины. Фундаменты гарантируют структурную устойчивость и могут быть неглубокими или глубокими.
- Ротор: это компонент, который больше всего взаимодействует с ветром. Его лопасти преобразуют энергию ветра во вращательное движение.
- гондола: в гондоле расположены генератор и коробка умножителя. Эта деталь отвечает за ориентацию лопастей по направлению ветра.
- Коробка множителя: увеличивает скорость вращения ротора для достижения необходимых оборотов генератора, обычно от 1.500 до 2.000 в минуту.
- Generador: преобразует механическую энергию в электрическую, как правило, с помощью магнитных полей.
Преимущества быстрых ветряных турбин перед медленными
Существует две основные категории ветротурбин: высокоскоростные и низкоскоростные. Высокоскоростные ветротурбины легче и эффективнее благодаря меньшему количеству лопастей. Меньшее количество движущихся частей упрощает их обслуживание и позволяет лучше регулировать мощность, получаемую от ветра. Кроме того, их более легкая конструкция снижает нагрузку на редуктор и механические компоненты, что приводит к снижению затрат на техническое обслуживание и увеличению срока службы.
Самая мощная ветряная мельница в мире
Компания Vestas недавно представила обновленную версию своей ветряной турбины V164 , самой мощной в мире. Эта огромная турбина высотой 220 метров может похвастаться лопастями длиной 80 метров. Предыдущая модель обеспечивала мощность 8 МВт, но после модернизации новая турбина при оптимальных условиях может достигать 9 МВт.
В ходе первого испытания эта ветряная турбина за 24 часа выработала 216 000 кВт⋅ч , установив новый рекорд по производству энергии. Для сравнения, такого количества энергии хватило бы для обеспечения электроэнергией среднего дома на 66 лет.
Успех этой гигантской ветряной турбины продемонстрировал, что океанские ветры могут сыграть решающую роль в переходе к крупномасштабной возобновляемой энергетике . Ее способность использовать сильные воздушные потоки в море и эффективно преобразовывать их в электричество является важным шагом на пути к сокращению выбросов углекислого газа.
Ветроэнергетика продолжает развиваться, ветряные турбины становятся все более мощными и эффективными. Такие инновации, как V164, не только устанавливают новые рекорды, но и демонстрируют потенциал морской ветровой энергии в производстве чистой, доступной и устойчивой электроэнергии.