Klasy, charakterystyka konstrukcji i schemat działania turbin wiatrowych

Naturalne zasoby energetyczne Ziemi stale maleją, co prowadzi do ciągłego poszukiwania przez ludzkość coraz to nowych, alternatywnych i odnawialnych źródeł energii, które zapewnią jej życie, zarówno teraz, jak iw przyszłości. Jednym z takich alternatywnych i odnawialnych źródeł energii jest energia zawarta w energetyce wiatrowej.

Pierwsza turbina wiatrowa, która wykorzystywała energię wiatru do produkcji energii elektrycznej, została zbudowana w Danii pod koniec XIX wieku. Od tego czasu ludzkość nieustannie korzysta z energii wiatru, szczególnie w trudno dostępnych miejscach, gdzie nie ma możliwości korzystania z innych źródeł energii. Oczywiście wykorzystanie energii wiatrowej nie odbywa się na taką skalę, na jaką byśmy sobie tego życzyli.

Jaka jest zasada generatora wiatrowego do generowania energii elektrycznej?

Tutaj wszystko dzieje się po prostu.Wiatr swoim ciśnieniem obraca koło z łopatami, które poprzez przekładnię przenosi powstały moment obrotowy na wał generatora wiatrowego... Wał z obracającym się w stojanie wirnikiem generatora wiatrowego wytwarza dla nas stały prąd elektryczny .

Zestaw baterii składający się z jednej lub więcej baterii i uwzględniony w projekcie WPP (Elektrownia Wiatrowa) — pełni funkcję magazynu „nadmiaru”, obecnie niewykorzystanej energii elektrycznej, która jest przekazywana konsumentom w razie potrzeby, np. podczas braku wiatru. Przetwornica napięcia (inwerter) ze swoją funkcją ma za zadanie konwersję prądu stałego na prąd przemienny o napięciu sieciowym 220V i częstotliwości 50Hz.

Współczesny przemysł produkuje turbiny wiatrowe (WPP) od najmniejszych, na przykład G-60 z pięcioma łopatami o średnicy zaledwie 0,75 mi wadze zaledwie 9 kg i mocy około 60 W, po duże przemysłowe turbiny wiatrowe o średnica koła około 60 m.

Przejdźmy teraz do podstawowych zasad stosowanych przy klasyfikacji turbin wiatrowych.

Klasyfikacja turbin wiatrowych ze względu na oś obrotu.

Ze względu na położenie osi obrotu jego wirnika – dostępne są generatory wiatrowe z poziomą i pionową osią obrotu.

• Najpopularniejsze na świecie generatory wiatrowe z poziomą osią obrotu wirnika, gdy oś ta jest równoległa do powierzchni ziemi. Ten typ turbin wiatrowych jest popularnie nazywany „wiatrakami”. Oś takich generatorów wiatrowych automatycznie obraca się na wiatr, nawet przy jego niewielkiej sile.

• Łopaty turbiny wiatrowej o pionowej osi obrotu obracają się w płaszczyźnie prostopadłej do płaszczyzny powierzchni ziemi.Tutaj obracanie samej turbiny w kierunku wiatru nie jest wymagane, ponieważ wiatr ze wszystkich możliwych kierunków i tak będzie obracał turbinę. W dowolnym kierunku wiatru turbina o pionowej osi obrotu ma tylko połowę łopat skierowanych w stronę wiatru, dlatego w takich generatorach połowa ich mocy jest marnowana.

Turbiny wiatrowe z pionową osią obrotu są dość łatwe w instalacji i utrzymaniu, ponieważ ich generator i przekładnia znajdują się na powierzchni ziemi.Wady generatorów z pionową osią obrotu obejmują kosztowną instalację i dość dużą zajmowaną powierzchnię przez taki generator, w porównaniu do generatora o poziomej osi obrotu.

Jeśli chodzi o obszary zastosowania generatorów o różnych osiach obrotu łopat, to należy stwierdzić, że generatory wiatrowe o poziomej osi obrotu są coraz częściej wykorzystywane do przemysłowej produkcji energii, choć jest ich wiele w sektorze prywatnym m.in. populacja. Turbiny wiatrowe o pionowej osi obrotu są wykorzystywane głównie do wytwarzania energii elektrycznej na wsiach i małych prywatnych gospodarstwach rolnych.

Klasyfikacja turbin wiatrowych ze względu na liczbę łopat.

W zależności od liczby łopat, generatory wiatrowe są dwułopatowe, trójłopatowe i wielołopatkowe, gdzie liczba łopatek turbiny wynosi około 50 sztuk i więcej.

Turbiny wiatrowe wielołopatowe stosuje się, gdy sam fakt dużej liczby obrotów w jej turbinie jest niezbędny np. do napędzania pompy do pompowania wody itp. W celu wytwarzania energii elektrycznej wiatraki takie nie są faktycznie wykorzystywane .

Klasyfikacja ze względu na materiał użyty do wykonania ostrzy.

Wyróżnia się tu następujące klasy turbin wiatrowych:

• Pływające generatory lub „żaglowce”.

• Agregaty prądotwórcze z pełnymi łopatkami.

Należy pamiętać, że łopaty żaglowe są znacznie łatwiejsze i tańsze w produkcji niż sztywne łopaty wykonane z metalu lub włókna szklanego.

Łopaty typu żaglowego prawie nigdy nie są używane przez ludność, ponieważ materiał pokrywający takie łopaty wymaga wymiany prawie po każdym „poważnym” wietrze.

Klasyfikacja turbin wiatrowych ze względu na skok śmigła.

Jeśli chodzi o tę metrykę, wszystkie turbiny wiatrowe mają śmigła o stałym i zmiennym skoku. Oczywiste jest, że zmienny skok śmigła turbiny wiatrowej prowadzi do znacznego zwiększenia zakresu optymalnych prędkości obrotowych jej łopat. Ale jednocześnie mechanizm zapewniający te funkcje generatorom wiatrowym jest dość złożony i wymaga metalu — co w dużej mierze prowadzi do wzrostu kosztów konstrukcji samego generatora wiatrowego, a także do zmniejszenia jego niezawodności działania .

Nowoczesne turbiny wiatrowe w sektorze prywatnym

Wniosek.

Na koniec, dokonując małego podsumowania prezentowanego przez nas materiału, powiemy, że na świecie istnieje wiele projektów i klasyfikacji elektrowni wiatrowych. Dlatego każdy z nas do optymalnego wyboru w swoim gospodarstwie potrzebuje odpowiedniej wiedzy, którą staramy się Państwu przekazać w naszych artykułach.