Jak se vítr přeměňuje na elektřinu? Přímý předchůdce proudu větrné turbíny jsou staří větrné mlýny, které se i dnes stále používají pro různé úkoly, jako je získávání vody nebo mletí obilí. A větrný mlýn Jde o stroj s lopatkami nebo lopatkami připevněnými ke společné hřídeli, která se při foukání větru začíná otáčet.
Tento otočný hřídel je připojen k různým typům strojů, např. k mletí obilí, čerpání vody nebo vyrábět elektřinu.
Pro výrobu elektřiny se pohybem lopatek aktivuje elektrický generátor, který přeměňuje mechanická energie rotace v elektrická energie. Tímto generátorem může být alternátor nebo dynamo a vyrobená elektřina může být uložena v bateriích nebo odeslána přímo do sítě k distribuci. To, co je skutečně složité, není samotný provoz, ale výzkum a vývoj nezbytný k vytvoření větrné turbíny účinnější.
Druhy větrných turbín
Existují hlavně dva typy větrné turbíny: ti z horizontální osa a ty z svislá osa. Ti z horizontální osa jsou dnes nejběžnější, zatímco ty z svislá osa Jsou méně časté, i když ve specifických situacích mají určité výhody.
L větrné turbíny de svislá osa Vyznačují se tím, že nevyžadují systém orientace větru. Elektrický generátor lze navíc umístit na zem, což usnadňuje jeho údržbu. Nicméně jeho produkce energie je nižšía pro zahájení provozu vyžadují další motory.
Na druhé straně horizontální osy větrných turbín Představují větší všestrannost, protože je lze použít v malých aplikacích, jako jsou izolované instalace nebo ve velkých větrných elektrárnách.
V rámci typů vertikálních větrných turbín najdeme tři hlavní varianty:
- Savonius: Jsou to větrné turbíny s nízkou účinností, ale velmi jednoduché ve své konstrukci.
- Giromill: Nabízejí vyšší účinnost než typ Savonius, ale vyžadují vyšší rychlost větru.
- Darrieusi: Tento typ je charakteristický svým tvarem křídla a je to ten s nejvyšším výkonem mezi těmi s vertikální osou.
Nevýhody větrných turbín
Jedním z nejčastějších problémů větrné turbíny Je to jeho obrovská velikost, která způsobuje vibrace a hluk. Z tohoto důvodu jsou obvykle instalovány v oblastech vzdálených od obydlených oblastí. Trendem poslední doby je však vývoj menší turbíny o tichý které mohou být umístěny v městských oblastech.
Další výzva v oboru větrná energie je proměnlivost větru. větrné turbíny Jsou navrženy tak, aby fungovaly optimálně v rozsahu rychlostí větru. To znamená, že je potřeba minimální rychlost, aby se lopatky začaly pohybovat, a naopak existuje maximální limit, aby nedošlo k poškození mechanismu.
Obecně platí, že větrné turbíny pracují s rychlost větru mezi 3 a 24 metry za sekundu. Je-li vítr slabší, nevytváří se dostatek energie, zatímco je-li příliš silný, musí být turbíny odstaveny, aby nedošlo k poškození, tzv. řezná rychlost.
Konstrukce větrné turbíny nebo větrné turbíny
L větrné turbíny vodorovná osa, popř větrné turbíny s horizontální osou (TEEH), se skládají z několika klíčových segmentů:
- Věž a nadace: Základy mohou být ploché nebo hluboké, v závislosti na požadované stabilitě. Věž má různé typy:
- Ocelové trubkové: Nejčastěji se vyskytují ve větrných elektrárnách.
- betonu: Jsou postaveny na místě a umožňují vypočítat přesnou výšku pro maximalizaci účinnosti.
- Příhradové struktury: Používají ocelové profily, které jsou u velkých moderních větrných turbín méně obvyklé.
- rotor: Je to část, která drží čepele. Jeho funkcí je využít energii větru tím, že ji přemění na rotační pohyb.
- Gondola: Často nazývaná „hlava“ větrné turbíny, je v ní uloženo veškeré strojní zařízení, včetně generátoru, převodovky a brzd.
- Generátor: Přeměňuje mechanickou energii na elektřinu. V moderních větrných turbínách se používají dvounapájené asynchronní generátory nebo synchronní generátory.
- Multiplikátor: Tato součást spojuje nízké otáčky rotoru s vysokými otáčkami požadovanými generátorem k výrobě účinné elektřiny. Násobí otáčky za minutu (RPM) rotoru z 18-50 RPM na přibližně 1.750 XNUMX RPM.
- Brzdy: Mechanické brzdy bezpečně zastaví větrnou turbínu, pokud je vítr příliš silný nebo pokud je nutná údržba.
Elektrické zařízení větrné turbíny
L větrné turbíny patří a krmný systém který připojuje vyrobenou energii k elektrické síti. Navíc mají četné senzory které monitorují proměnné, jako je rychlost a směr větru a také teplota uvnitř gondoly. Všechny tyto údaje umožňují efektivní řízení větrné turbíny a optimalizaci jejího výkonu.
Kromě senzorů, moderní větrné turbíny Jsou vybaveny mechanismy, které umožňují nastavení sklonu lopatek pro optimalizaci zachycení větru podle jeho intenzity.
S rozšířením větrné farmy, suchozemské i mořské, využití větru se stalo jedním z obnovitelná energie konkurenceschopnější a čistší, což významně přispívá ke snížení emisí CO2.
Větrná energie se neustále vyvíjí, a to jak ve zlepšování konstrukce větrných turbín, tak v optimalizaci jejich výkonu v různých klimatických podmínkách.
Větrné turbíny hrají klíčovou roli při přechodu k udržitelnějšímu energetickému systému, využívajícímu nevyčerpatelný zdroj, jako je vítr.