Utrolig! Men det vil skje snart. Tredje generasjons alternative energikilder vil revolusjonere verden som helhet. Begynnelsen er allerede laget. Vindturbiner er menneskehetens fremtid for elektrisk kraft.
Til tross for det alternative typer Energiteknologier som for eksempel vindturbiner får fortsatt ufortjent lite oppmerksomhet, de utvikles fortsatt intensivt. Kanskje snart verdens mektige dette vil bli forstått at hensynsløs gruvedrift gjør mer skade enn nytte, og naturlig utsikt energiarbeidere vil gå inn i vår dagliglivet. Dette håpet er nært knyttet til det faktum at for en tid siden ble utseendet til en tredje generasjons vindgenerator annonsert.
Det er tradisjonelt antatt at den første generasjons enhetene som konverterte vindenergi var vanlige skipsseil og møllevinger. For litt over et århundre siden, med utviklingen av luftfart, dukket det opp en andregenerasjons vindgenerator - en mekanisme hvis drift var basert på prinsippene for vingeaerodynamikk.
Det var et gjennombrudd på den tiden! Selv om vi tar det som en helhet, er andre generasjons vindmøller laveffekt, fordi pga designfunksjoner kan ikke fungere i sterk vind. Derfor, for å motta mer strøm måtte økes i størrelse, noe som medførte ekstra økonomiske kostnader til utvikling, produksjon, installasjon og drift. Naturligvis kunne det ikke være slik lenge.
På begynnelsen av 2000-tallet kunngjorde utviklingsspesialister utseendet til en tredje generasjons vindgenerator - en vindturbin.
Enhet
Enkelhet. Det er akkurat dette ordet som kan brukes for å beskrive utformingen av en vindturbingenerator. Sammenlignet med vindgeneratorer med blader, har en vindturbin et mye mindre antall arbeidsenheter og mange flere faste elementer, noe som gjør den mer motstandsdyktig mot forskjellige statiske og dynamiske belastninger.
dynamisk festeenhet. Fra Vindgeneratoren er utstyrt med inversjons-, akkumulerings- og kontrollenheter. Det finnes ingen systemer for å justere bladene og orienteringen til vinden, tradisjonelt for en vindgenerator med blader. Sistnevnte erstattes av en kåpe, som også fungerer som en dyse, fanger vinden og øker kraften. Hvis vi tar i betraktning at energien til vindstrømmen er lik hastigheten i kuben V3, så på grunn av tilstedeværelsen av dysen ser denne formelen ut som følger: V3x4 = Ex64. Dessuten, på grunn av sin sylindriske design, har kåpa evnen til å justere seg selv etter vindretningen.
Ethvert nytt produkt eller oppfinnelse må alltid skille seg ut på en betydelig måte fra sine forgjengere, og alltid i bedre side. Alt dette kan sies om den nye vindgeneratoren med turbodesign. En av hovedfordelene med en vindturbin er dens motstand mot sterk vind. Designet er utformet på en slik måte at det vil fungere effektivt og sikkert utover de kritiske grensene for konvensjonelle vindmøller med blader: fra 25 m/sek til 60 m/sek. Men dette er ikke den eneste fordelen en vindturbin har, det er flere av dem:
Den mest ekte og optimal plass installasjon av en turbin vindgenerator vil være på bredden av en innsjø eller hav. I nærheten av vannmasser vil en slik vindgenerator fungere praktisk talt hele året, fordi takket være dyseanordningen er den veldig følsom for lett bris og andre minste manifestasjoner av vind med en hastighet på 2 m/sek.
Med samme suksess vil VST jobbe i byen, der en konvensjonell vindgenerator ikke kan fungere av en rekke velkjente årsaker:
En av hjørnesteinene som posisjonen til motstandere av alternativ energi bygger på, er at vindkraftverk forstyrre driften av lokaliseringsutstyr. Under drift forstyrrer vindgeneratoren passasje av radiobølger. Gitt størrelsen på individuelle vindparker, som kan variere fra flere titalls til hundrevis av kvadratkilometer, er det forståelig hvorfor regjeringer i mange land har begynt å blokkere alternative energiprosjekter i statlig nivå– Dette er en direkte trussel mot nasjonal sikkerhet.
Av denne grunn tok et fransk selskap som produserer komponenter til vindgeneratorer på seg en vanskelig oppgave med tanke på utførelse - å gjøre vindkraftverkene i seg selv usynlige for radar, og ikke plassen rundt vindgeneratoren. Til dette formålet vil erfaringen fra produksjonen av Stealth-fly bli brukt. Nye komponenter er planlagt lansert på markedet i 2015.
Men hvor er det faktum som beviser fordelen med VST over vindmøller med blader? Men faktum er at vindturbiner ikke forstyrrer driften av lokaliseringsutstyr selv uten dyr Stealth-teknologi.
De første forsøkene på å begynne å bruke en vindgenerator i industriell skala ble utført tilbake i midten av forrige århundre, men mislyktes. Dette skyldtes at oljeressursene var relativt billige, og bygging av vindkraftverk var ulønnsomt dyrt. Men bokstavelig talt 25 år senere har situasjonen endret seg radikalt.
Alternative energikilder begynte å utvikle seg intensivt på 70-tallet av forrige århundre, etter at tempoet i maskinteknikk i verden økte kraftig og land sto overfor en oljemangel, noe som førte til oljekrisen i 1973. Da, for første gang, mottok den utradisjonelle energisektoren i noen land statsstøtte og vindgeneratoren begynte å bli brukt i industriell skala. På 80-tallet begynte den globale vindenergiindustrien å bli selvforsynt, og i dag er land som Danmark, Tyskland og Australia nesten 30 % selvforsynt med alternative energikilder, inkludert vindkraftverk.
Dessverre, og kanskje heldigvis, gjør fjorårets trend i oljemarkedet med ustabile oljepriser at vi seriøst tror at tidene da billig olje var bra er i fortiden. I dag, for mange land, jo billigere oljen er, desto mer lønnsomt er det å utvikle ikke-tradisjonell energi, spesielt i CIS-landene. Derfor er det forutsetninger for at vindenergi kan utvikles. La oss se hvordan det blir.
En moderne kinetisk vindgenerator lar deg dra nytte av kraften luftstrøm konverterer den til elektrisitet. For dette formålet er det fabrikk- og hjemmelagde modeller enheter som brukes både i industrien og i private husholdninger.
Vi vil snakke om hvordan vindmøller av denne typen er designet, introdusere funksjonene til enheten og konstruktive alternativer. Artikkelen vi har foreslått viser de svake og styrker vindkraftverk. Selvlagde mestere Her finner du nyttige diagrammer og monteringsanbefalinger.
Driften av en vindgenerator er basert på transformasjonen av vindens kinetiske energi til rotorens mekaniske energi, som deretter omdannes til elektrisitet.
Driftsprinsippet er ganske enkelt: rotasjonen av bladene festet til enhetens akse fører til sirkulære bevegelser av rotorgeneratoren, og genererer dermed elektrisitet.
Vindenergi er en av de mest lovende sektorene innen fornybar energi. Moderne design lar deg kostnadseffektivt bruke kraften til luftstrømmer ved å bruke den til å generere elektrisitet
Den resulterende ustabile vekselstrømmen "tømmes" inn i kontrolleren, hvor den omdannes til likespenning som kan lade batteriene. Derfra tilføres strømmen til omformeren, hvor den omdannes til en vekselspenning med en indikator på 220/380 V, som leveres til forbrukere.
Effekten til en vindgenerator avhenger direkte av kraften til luftstrømmen (N), beregnet etter formelen N=pSV 3 /2, hvor V er vindhastigheten, S er arbeidsområdet, p er lufttettheten.
Ulike versjoner av vindgeneratorer skiller seg betydelig fra hverandre.
Vindenergi er gratis, fornybar, trygg energi. En installasjon som konverterer energien til luftstrømmer til elektrisitet
eller termisk kalles en vindgenerator. Mest moderne vindturbiner har en relativt lav effektivitet (opptil 30%) og høy kostnad produksjon.Vindturbinprosjekt
Hovedoppgavene til alle forskere som er involvert i vindenergiproblemer, er å redusere kostnadene ved å produsere vindturbiner og øke deres effektivitet og kraft.
Vindgeneratorer er delt inn i henhold til plasseringen av rotasjonsaksen i strukturer med:
Basert på materialene som bladene er laget av, er vindmøller klassifisert i:
Basert på antall blader er den delt inn i:
Turbin-type vindgeneratorer tilhører den nye generasjonskategorien Jeg installerer dem på taket i form av vifter, og de forstyrrer ikke naboer med støy
I henhold til typen spiralformet tonehøyde skilles generatorer med:
Etter type konstruksjon:
Etter formål:
Industrielle vindturbiner bygges hovedsakelig med en horisontal rotasjonsakse og stive blader.
Liam F1 Urban vindturbin produserer 80 % effektivitet
Seilende vindturbiner og generatorer med vertikale rotasjonsakser er ofte installert for å levere energi til private hjem og små bygninger.
En vindturbininstallasjon er en vindgenerator, hvis turbin har en sylindrisk form med blader installert inne i den. I hovedsak er dette en vindmølle med en horisontal rotasjonsakse, hvis kanter på bladene er beskyttet av en sylinder. Avviker i enkle, pålitelig design, større effektivitet sammenlignet med vindmøller med blader.
Vindturbinen er en sylindrisk krets. Roterende kniver er plassert inne i kretsen. Strukturen består av:
Vindturbiner av denne typen preget av fraværet av ubeskyttede rotasjonsblader, samt et system designet for å regulere dem og orientere dem etter vindretningen. Dette øker påliteligheten og sikkerheten til strukturen. Den sylindriske formen på kåpen utfolder seg uavhengig og fanger vinden, og kåpen, som fungerer som en dyse, øker kraften til installasjonen.
Avhengig av nødvendig kraft og formål, kan designet ha mange modifikasjoner. For eksempel kan i fremstillingen av turbiner brukes ulike materialer. De geometriske dimensjonene og metoden for plassering (på en støtte, fagverk, etc.) kan variere. Ekstra utstyr med solcellebatterimoduler er mulig.
Prototype av en vindgenerator av turbintypen for bedrifter
Vindturbinenheter produseres for husholdnings- og industriformål.
Til normal drift En vindinstallasjon av turbintypen krever vind med en hastighet på 2 m/s til 60 m/s. Driftsprinsippet for installasjonen er som følger. Enheten føler uavhengig vindretningen og svinger i ønsket retning. Luftstrømmen treffer bladene og roterer dem. Luftmasser rapportere kinetisk energi bevegelse av bladene, hvor det omdannes til mekanisk energi som roterer rotoren.
En russisk-utviklet vindturbin er under testing
Rotasjonen av rotoren produserer en trefasestrøm som tilføres generatoren. Derfra går strømmen til kontrolleren, hvor den rettes opp, deretter strømmer den gjennom batteriene, lader dem og går deretter til omformeren. Omformeren produserer enfaset vekselstrøm, dens oscillasjonsfrekvens er 50 Hertz for nettverk med en spenning på 220 V, eller trefasestrøm med en spenning på 380 V, etter behov industribedrifter, samt for å drive lasten.
En vindgenerator med turbindesign har betydelige fordeler i forhold til vindturbiner av andre design.
En vindturbingenerator når sin maksimale effektivitet nær naturlige vannmasser på grunn av nesten året rundt luftbevegelse og høy følsomhet for vind. Og den er også installert i byer og tettsteder. Utformingen av installasjonen gjør at generatoren kan brukes til autonom eller kombinert belysning av private hus og hytter.
En vindgenerator er nyttig i bygder som ligger langt fra byer og regionale sentre, hvor det ofte forekommer strømbrudd. Vindturbininstallasjonen kan brukes nær flyplasser og militære treningsplasser. Selv om den forblir usynlig for radar, utgjør den ingen trussel mot piloter eller nasjonale sikkerhetssystemer.
Dermed blir den beryktede "sfæriske hesten i et vakuum"-abstraksjonen satt i tvil. Hvis vi legger dette pseudo-paradigmet til side, kan vi bare innrømme at energikapasiteten til vertikalaksiale turbiner ikke er begrenset av grensen fastsatt av teorien for propelldrevne turbiner. vindgeneratorer(59,3 % av vindenergien ved rotorjusteringen). Basert på disse rimelige forutsetningene, kom forfatteren av artikkelen opp med ideen om en vertikal aksial vindturbin (VAWT) av en ny "arkitektur". Den bruker prinsippet om et naturfenomen - en tornado. Turbinen gjør vindstrømmen om til en oppadgående virvel, som "vikles" rundt en flerbladsrotor, som en kokong. Bladene hindrer luften i å passere direkte i spiraler rundt rotorens hulrom, og overfører energien til den gjennom friksjon. Strømmen samhandler ikke bare med disse bladene, men også med de skrå vingene som er koblet til rotoren. Et horisontalt løpehjul er koblet til toppen av bladene. Den samhandler også med den stigende virvelen. Dette settet med funksjoner skaper en paradoksal mulighet for å øke arealet til rotoren som blir feid av vinden uten å øke dimensjonene, siden ikke bare dens ytre overflate blir feid. Et bilde av turbinen er vist nedenfor.
I 2016 ble det produsert to driftsmodeller av slike turbiner. Høyde vertikale blader og de tverrgående dimensjonene til rotorene var 800 mm. Alle rotorelementene nevnt ovenfor hadde en ClarK Y aerodynamisk profil. Profiltykkelsen var 11 % av kordelengden. Begge modellene hadde horisontale løpehjul med ni blader, som hver er koblet til ett av de vertikale rotorbladene og til en sentral mast, som roterer sammen med hele strukturen. Den første modellen (bildet nedenfor) hadde ni vinger, den andre - 18. Ved en vindhastighet på 11 m/s utviklet den andre turbinen en effekt på 220 W og hadde en tomgangshastighet på omtrent 80 rpm. Begge turbinene opererte i overflategrenselaget, stående på et skrivebord. Dette hindret dem ikke i å oppnå KIEV på henholdsvis 0,42 og 0,48, som ikke er dårligere enn horisontale aksialturbiner plassert utenfor turbulenssonen ved å montere dem på høye master.
På turbin nummer to ble det lagt merke til at den drev langs bordets overflate i en retning vinkelrett på vindretningen. Det vil si at for første gang ble det oppdaget at Magnus-effekten ikke bare er gyldig for rotasjonslegemer med en kontinuerlig overflate. En mulighet åpner seg for å utvikle en ny retning innen skipsbygging ved å bruke denne turbinen som fremdriftsenheter for små skip og store skip (i tillegg til hovedkraftenhetene) for å spare drivstoff. En roterende turbin, når den samhandler med vindstrømmen, forårsaker skjærkraft, som flytter skipet, og når den er parkert, roterer en turbin en generator som genererer elektrisitet. Du kan lese mer om skip som bruker Magnus effekt fremdrift Selv om disse vertikale rotorene og vertikale vingene skaper kraften som driver skipet ved hjelp av vinden på samme måte som gamle seil, krever Magnus rotorene en ekstern drivkraft for å rotere dem, og vingene igjen. krever en vifte med ekstern stasjon. Og i tillegg er disse to installasjonene ikke i stand til å generere energi når de utsettes for vind.
For tiden, innenfor Rostov-gruppen av selskaper "Rostekhno" blir de beskrevne turbinene forbedret, med et aktivt og, noe som er spesielt gledelig, et kreativt team med en skarp følelse av det nye. Dette inngir tillit til suksessen til denne lovende retningen!
Prioriteten til vindturbinen er vernet for i dag følgende dokumenter: Beslutning om å utstede et patent for Republikken Kasakhstan under søknad 2015/470.1 "Vindkraftenhet", Beslutning om å utstede et patent for Republikken Kasakhstan under søknad 2016/0104.1 "Vindmotorrotor". Det er imidlertid også utarbeidet betydelige forbedringer som går utover omfanget av denne artikkelen og gir avgjørende fordeler fremfor forsøk på å piratkopiere turbinen beskrevet ovenfor.
Vinden er formen solenergi. Vind er forårsaket av ujevn oppvarming av atmosfæren av solen, den uregelmessige strukturen på jordoverflaten og dens rotasjon. Vindstrømsbaner endres av jordens landskap, vannmasser og vegetasjon. Folk bruker vind- eller vindenergi til mange formål: seiling, drageflyging og til og med å generere strøm. Begrepene "vindenergi" og "vindkraft" beskriver prosessen med å bruke vind til å generere mekanisk energi eller elektrisitet. Vindturbiner (vindgeneratorer) omdanner vindens kinetiske energi til mekanisk energi, som kan brukes til en rekke spesifikke oppgaver, som å male korn eller pumpe vann.
Så hvordan produserer vindturbiner strøm? Enkelt sagt fungerer en vindturbin overfor en vifte. I stedet for å bruke elektrisitet til å skape vind, som en vifte, bruker vindturbiner vind til å lage elektrisitet. Vinden snur bladene, som roterer en aksel koblet til en generator som produserer elektrisitet.
Denne oversikten av et "vindkraftverk" viser hvordan en gruppe vindturbiner kan produsere strøm til forbruksnett. Gjennom overførings- og distribusjonslinjer når den hjem, bedrifter, skoler og så videre.
Typer vindturbiner
Moderne turbiner faller inn i to hovedgrupper: horisontal akse og vertikal akse, lik Darrieus "beater"-modellen, oppkalt etter sin franske oppfinner. Horisontalaksiale turbiner, inn typisk tilfelle, har to eller tre blader. Disse trebladede turbinene opererer "motvind", med bladene vendt mot vinden.
GE Wind Energy-turbinen på 3,6 megawatt er en av de største som noen gang er installert:
Turbiner større størrelse mer effektivt. Og prismessig også.
Vindturbinstørrelser
Størrelsesområdet til turbiner i «service»-skala strekker seg fra 100 kilowatt til flere megawatt. Store turbiner er gruppert sammen til "vindparker" som leverer engroselektrisitet til nettet.
Små enkeltturbiner under 100 kW brukes til å drive boliger, telekommunikasjonsantenner eller drive vannpumper. Små turbiner brukes noen ganger i forbindelse med diesel generatorer, batterier og solcellepaneler. Disse systemene kalles "hybrid vindsystemer" og brukes på avsidesliggende steder hvor tilkobling til elektrisk nettverk umulig.
Inne i en vindturbin
Vindmåler |
Vindmåler |
Måler vindhastighet og overfører hastighetsdata til kontrolleren. |
Blader |
Blader |
De fleste turbiner har enten to eller tre blader. Vinden som passerer gjennom bladene får dem til å "fly opp" og rotere. |
Bremse |
Bremse |
Skivebrems, med mekanisk, elektrisk eller hydraulisk drift for å stoppe rotoren i kritiske situasjoner. |
Kontroller |
Kontroller |
Kontrollkontrolleren starter maskinen ved vindhastigheter på ca. 8...16 mph og slår av maskinen ved ca. 55 mph. Turbiner fungerer ikke ved vindhastigheter over 55 mph pga sterk vind kan ødelegge dem. |
Girkasse |
Overføring |
Kobler mekanisk lavhastighetsturbinakselen til høyhastighets-akselen, og øker rotasjonshastigheten fra 30...60 rpm til 1000...1800 rpm, det vil si opp til hastigheten som kreves av de fleste generatorer for å generere elektrisitet. Girkassen er en dyr (og tung) del av en vindturbin, og ingeniører utforsker "direktedrevne" generatorer som opererer med lavere rotasjonshastigheter og ikke trenger girkasser. |
Generator |
Generator |
Vanligvis en standard induksjonsgenerator som produserer strøm AC frekvens 60 Hertz (for USA). |
Høyhastighets aksel |
Høyhastighets aksel |
Driver generatoren. |
Lavhastighets aksel |
Lavhastighets aksel |
Rotoren roterer denne akselen med en hastighet på ca. 30...60 omdreininger per minutt. |
Nacelle |
Gondol |
Nacellen er plassert på toppen av tårnet og inneholder girkasse, lav- og høyhastighetsaksler, generator, kontrollkontroller og brems. Noen gondoler er store nok til at et helikopter kan lande på. |
Pitch |
Bladrotasjon |
Blader Vri mot eller i en vinkel mot vinden for å kontrollere rotorens hastighet og forhindre at den spinner i vind som er for sterk eller for svak til å generere elektrisitet. |
Rotor |
Rotor |
Bladene og navet sammen kalles rotoren. |
Tårn |
Tårn |
Tårnene er laget av stålrør(vist her), betong eller ha et gjennombruddsdesign. Fordi vindhastigheten øker med høyden, lar høyere tårn turbiner fange opp mer vindenergi og produsere mer elektrisitet. |
Vindretning |
Vindretning |
Det er såkalte "mot vinden"-turbiner, fordi de under drift er vendt mot vinden. Andre turbiner er konstruert for å operere på "leeward"-siden, vendt bort fra vinden. |
Vindfane |
Vane |
Registrerer vindretningen og overfører data til kontrollkontrolleren for å orientere turbinen i henhold til vindretningen. |
yw drive |
Nacelle stasjon |
Motvindsturbiner må pekes inn i vinden og nacelledrevet brukes til å korrigere rotorretningen etter hvert som vindretningen endres. Nedvindsturbiner krever ikke rotordrift, siden vinden blåser på "baksiden". |
kayabaparts.ru - Gang, kjøkken, stue. Hage. Stoler. Soverom