2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 10:20
Dok danas postoji mnogo naprednijih načina za proizvodnju energije, vjetroturbine su se nekada koristile skoro svuda. Naravno, koriste se i danas, ali se broj znatno smanjio. Da biste razumjeli kako rade, važno je znati da je vjetar oblik sunčeve energije.
Opšti opis
Vjetroturbine rade pomoću strujanja vjetra. Ali zašto je vetar sposoban da proizvodi električnu energiju? Ova pojava nastaje zbog činjenice da dolazi do neravnomjernog zagrijavanja zemljine atmosfere, strukture površine planete je nepravilna, a također i zbog rotacije. Vjetroturbine ili vjetrogeneratori su u stanju da pretvore kinetičku energiju vjetra u mehaničku energiju, koja se kasnije može koristiti za neke druge zadatke.
Kako tačno ovi uređaji proizvode električnu energiju koristeći normalan vjetar? U stvari, sve je prilično jednostavno. Princip rada takve turbine je direktno suprotan radu ventilatora. Pod uticajem sile vetra, lopatice vetroturbine se okreću, što zauzvrat dovodi do rotacije osovine spojene na generator da proizvodi električnu energiju.
Tipovi turbina
Postoji nekoliko tipova raznih turbina. Inženjeri razlikuju dvije glavne kategorije koje se trenutno koriste. Prva kategorija je horizontalno-aksijalna, a druga kategorija je vertikalno-aksijalna. Prvi tip vjetroturbina ima najčešći dizajn, koji uključuje dvije ili tri lopatice. Jedinice sa tri lopatice rade po principu "protiv vjetra". Sami elementi su postavljeni tako da gledaju u vjetar.
Jedna od najvećih turbina na svijetu je GE Wind Energy. Snaga ovog uređaja je 3,6 megavata. Ovdje je vrijedno napomenuti da što je veća turbina, to je efikasnija. Osim toga, omjer koristi i cijene se također poboljšava s veličinom agregata.
Ukupni iznosi turbina
Prvi indikator po kojem se bira uređaj je napajanje. Ako uzmemo "servisne" turbine, onda njihova snaga može početi od 100 kW i dostići nekoliko MW. Također je važno napomenuti da se i vertikalne i horizontalne vjetroturbine mogu grupirati zajedno. Takve grupe se najčešće nazivaju vjetroelektranama. Svrha ovakvih sajtova je veleprodajno snabdevanje električnom energijom željenog objekta.
Ako govorimo o malim pojedinačnim turbinama, čija je snaga manja od 100 kW, one se najčešće koriste za snabdijevanje električnom energijom privatnih kuća, telekomunikacionih antena ili za opskrbu energijom pumpi za prijenos vode. Treba napomenuti da se male turbine mogu koristiti i u kombinaciji sa dizel motorima.generatori, baterije ili solarni paneli. Takav sistem se zove hibridni sistem. Koriste se na mjestima gdje ne postoji druga mogućnost priključenja na električnu mrežu.
Prednosti vertikalnih turbina
Trenutno se mnogo češće koristi vertikalni tip uređaja. Ovo se opravdava činjenicom da vertikalni tip ima niz prednosti u odnosu na horizontalne.
Na stubovima vertikalnog tipa, opterećenje će djelovati ravnomjernije, što olakšava stvaranje veće strukture u smislu njenih dimenzija. Osim toga, za ugradnju rotora na ovu vrstu turbine nije potrebna dodatna oprema. Važna prednost koja povećava efikasnost rada je to što se lopatice vertikalnih turbina mogu napraviti uvrnute - u obliku spirale. Ovo je veoma važno, jer će u ovom slučaju energija vetra uticati na njih i na ulazu i na izlazu, što, naravno, povećava efikasnost instalacije.
Jedna od najvažnijih prednosti vertikalnih turbina je da kada su ugrađene, nema smisla prilagođavati osovinu strujanju vjetra. Ovaj tip uređaja će raditi sa strujom vjetra koji duva s obje strane.
Bolotovljeva vjetroturbina
Ova jedinica se izdvaja od ostalih uređaja. Za normalan rad turbine nema potrebe za prilagođavanjem različitim vremenskim uslovima. Element energije vjetra ovog dizajna je u stanju da percipira vjetar sa bilo koje strane, bez ikakvogoperacije podešavanja. Osim toga, ova vrsta stanice ne zahtijeva da se toranj okreće kada se promijeni smjer vjetra. Još jedna prednost vertikalnih vjetroturbina (VAWT - vjetroelektrana sa vertikalnom osovinom generatora) je da imaju poseban dizajn koji vam omogućava rad sa strujanjima vjetra bilo koje snage. Moguć je rad čak i za vrijeme nevremena. Moguće je odabrati broj instalacionih modula. Izlazna snaga turbine ovisit će o njihovom broju. Odnosno, promjenom broja modula možete promijeniti snagu jedinice, što je vrlo zgodno. Još jedna prednost je što je element snage vjetra sastavljen na takav način da omogućava visokoefikasnu konverziju kinetičke energije u mehaničku energiju.
Dimenzije vjetroturbine Biryukov i Blinov
Ovaj uređaj ima dvospratni rotor prečnika 0,75 m. Visina ovog elementa je 2 m. Pod dejstvom svežeg vetra, takav rotor je mogao u potpunosti da zavrti rotor asinhronog osovina snage do 1,2 kW. Turbina je mogla izdržati snagu vjetra do 30 m/s bez kvara.
Vrijedi govoriti o tome zašto se vjetroturbina smatra dostignućem dvojice naučnika. Stvar je u tome da je 60-ih godina. u SSSR-u, naučnik Birjukov je patentirao vrtuljak vjetrogenerator sa KIJEVOM 46%. Međutim, nešto kasnije, inženjer Blinov je mogao da koristi isti dizajn, ali sa pokazateljem od 58% KIJEV.
Turbinehiperboloidni tip
Vjetroturbine hiperboloidnog tipa bile su zasnovane na idejama takvog inženjera kao što je Šuhov Vladimir Grigorijevič.
Karakteristike ove vrste turbine uključuju činjenicu da ima veću radnu površinu strujanja vjetra. Ako uporedimo ovaj pokazatelj sa drugim kategorijama uređaja, onda hiperboloidni tip pokazuje rezultate 7-8% bolje, računajući od premetene površine. Ovaj indikator vrijedi za one tipove u kojima je radna površina strujanja vjetra krilna. Ako uporedimo ovaj tip, na primjer, sa Darrieus i Savonius turbinama, onda će razlika biti 40-45%.
Posebna svojstva ove kategorije jedinica uključuju i činjenicu da mogu raditi sa uzlaznim strujanjima zraka. Vrlo je produktivno ako instalirate generator u blizini jezera, močvare, obronaka, itd.
Prednosti ovakvih turbina uključuju činjenicu da će linija kontakta aktivnog sloja zraka, koji ispire hiperboloid, biti 1,6 puta duža od one kod sličnog cilindra koji se rotira poput rotacionog vjetrogeneratora. Naravno, otuda i zaključak da će efikasnost biti veća za isti iznos.
Nedostaci
Uprkos brojnim prednostima i karakteristikama ovih turbina, one imaju i neke nedostatke.
Negativni faktori uključuju činjenicu da kada se lopatice generatora rotiraju protiv strujanja vjetra, ovaj tip generatora će pretrpjeti značajne gubitke, što će zauzvrat dovesti do smanjenja radne efikasnosti za oko polovicu. Smanjenje ovog pokazatelja je veoma primetno ako uporedimo vertikalne turbine sa horizontalnim, koje nemaju takve gubitke.
Još jedan nedostatak je što vertikalna vjetroturbina mora biti jako duga. Ako ga postavite blizu tla, gdje je brzina vjetra mnogo manja nego na velikoj nadmorskoj visini, tada može doći do problema s pokretanjem rotora, kojem je potrebno guranje da počne raditi. Samo po sebi, uopšte ne počinje. Možete, naravno, instalirati posebne tornjeve za podizanje lopatica više, ali će donji dio rotora i dalje biti prenisko.
Ostali nedostaci uključuju činjenicu da će se zimi na lopaticama vjetroturbina formirati ledenice. Također je vrijedno napomenuti veliku količinu buke koju turbine emituju tokom rada. Neke od instalacija su čak sposobne da proizvode štetan infrazvuk tokom svog rada. Izaziva vibracije, koje mogu uzrokovati zveckanje stakla, prozora, posuđa.
Zabavna činjenica: RimWorldove vjetroturbine su korištene kao izvor energije.
