El vindturbin Det er en enhet designet for å transformere den kinetiske energien til vinden til mekanisk energi, og deretter konvertere den til elektrisk kraft. Det er en av de mest effektive og bærekraftige teknologiene innen fornybar energi på grunn av dens evne til å generere elektrisitet uten å slippe ut forurensende gasser.
Hva er en vindturbin?
Un vindturbin Det er en type flymotor som bruker vindenergi, det vil si vindens kraft, for å omdanne den til elektrisitet. Den fungerer på samme måte som tradisjonelle vindmøller, men i stedet for å bruke energi til å male korn eller pumpe vann, genererer den elektrisk energi.
Energien den produserer avhenger av vindens styrke og størrelsen på vindturbinen. Vanligvis er disse enhetene installert i vindparker, enten på land eller til havs, hvor vindene er sterkere og mer konstante.
Hoveddeler av en vindturbin
den vindturbiner De består av flere deler som er nødvendige for driften. Deretter vil vi beskrive hver av dem:
1.rotor
Rotoren er mobilt element ansvarlig for å fange den kinetiske energien til vinden og transformere den til mekanisk energi. Den består av knivene og bøssingen, som forbinder knivene med maskinakselen. Han rotor Det kan være fast stigning eller variabel stigning, avhengig av om bladene er faste eller kan rotere på sin egen akse for å tilpasse seg vindhastigheten.
I større vindturbiner har rotoren vanligvis en diameter som kan nå mer enn 160 meter i offshore-prototyper, noe som tillater produksjon på opptil 5 MW (megawatt). Rotasjonshastigheten til disse store vindturbinene er mellom 20 og 50 rpm (omdreininger per minutt), mens mindre kan nå mer enn 300 rpm.
2. Bladene
Las spader De er avgjørende for driften av vindturbinen, siden de er ansvarlige for å fange opp vindens kraft. De utsettes for intense aerodynamiske belastninger, spesielt på kantene av bladene, som kan nå grensen for materialets motstand. Av denne grunn er bladene produsert av lette og motstandsdyktige materialer, for eksempel glassfiber eller karbon, som tåler ekstreme værforhold.
Avhengig av antall blader kan vindturbiner være enkeltblad, toblad, treblad eller flerblad, selv om de vanligste er trebladet, siden de tilbyr en balanse mellom effektivitet og stabilitet. Tre-blads vindturbiner tillater effektivitet nær 40 % og er de mest brukte i høyeffektinstallasjoner.
3. Multiplikator
Multiplikatoren har en veldig viktig funksjon: tilpasse rotorens lave rotasjonshastighet med høyere hastighet slik at den elektriske generatoren fungerer effektivt. Denne prosessen utføres gjennom en serie gir som kobler lavhastighetsakselen til høyhastighetsakselen. I noen moderne modeller er dette systemet erstattet med elektroniske elementer som utfører samme funksjon uten behov for gir.
4. Elektrisk generator
El Elektrisk generator Det er komponenten som er ansvarlig for å transformere mekanisk energi til elektrisk energi. Generatorer kan være av forskjellige typer: synkrone eller asynkrone, avhengig av utformingen av vindturbinen. I de mest moderne vindturbinene er målet å optimalisere forholdet mellom generatoren og andre elementer som multiplikatoren eller girkassen for å forbedre ytelsen.
5. Gondol
La gondol Det er foringsrøret som inneholder vindturbinens hovedkomponenter, som generator, girkasse og styresystemer. Den er montert på toppen av tårnet og er utsatt for ekstreme værforhold, så den er bygget med sterke, men lette materialer (vanligvis glassfiber og stål). I tillegg kan nacellen rotere for å automatisk orientere seg i vindens retning basert på dataene som samles inn av vinge og vindmåler.
6. Tårn
Tårnet er strukturen som hever bladene og nacellen til tilstrekkelig høyde for bedre å utnytte vinden. Jo høyere tårnet er, jo sterkere vind, noe som øker energiproduksjonen. Tårn er vanligvis laget av stålrør og kan nå høyder på opptil 150 meter eller mer i store vindturbiner.
Drift av vindturbin
Driften av en vindturbin er basert på omdannelsen av vindens kinetiske energi til elektrisk energi, gjennom en prosess som involverer flere stadier:
- Vinden beveger rotorbladene, og genererer dermed mekanisk energi.
- Rotorens rotasjon overføres til hovedakselen, som er koblet til hastighetsmultiplikatoren.
- Multiplikatoren øker hastigheten til den langsomme akselen for å tilpasse den til den elektriske generatoren.
- Generatoren konverterer mekanisk energi til elektrisk energi.
- Den genererte elektrisiteten overføres gjennom evakueringssystemet til det elektriske nettet eller lagres for senere bruk.
Ytelsen til vindturbinen avhenger av flere faktorer, som vindhastighet, rotordiameter og tårnhøyde. I tillegg inkluderer moderne modeller sikkerhetsmekanismer som skivebremser og automatiske stoppsystemer i tilfelle for sterk vind.
Hvilken type vindturbiner brukes vanligvis?
De vanligste vindturbinene er de horisontal akse og tre blader, da de gir den beste ytelsen og stabiliteten sammenlignet med andre design. Disse vindturbinene brukes både i små isolerte installasjoner og i store vindparker på land eller til havs.
I tillegg kommer turbiner vertikal akse, selv om bruken er mer begrenset på grunn av dens lavere effektivitet. Nye teknologier og materialer studeres imidlertid for å forbedre ytelsen, spesielt i urbane områder hvor vindforholdene kan være mer uregelmessige.
Materialer som brukes i vindturbiner
Moderne vindturbiner er bygget med en kombinasjon av motstandsdyktige og lette materialer som lar den tåle ekstreme værforhold og samtidig minimere vekten av komponentene for å forbedre ytelsen:
- Bladene er hovedsakelig laget av glassfiber forsterket med karbon eller polyester, noe som gjør dem ekstremt lette, men samtidig svært motstandsdyktige.
- Tårnene er vanligvis stålrør, selv om noen mer moderne versjoner eksperimenterer med karbonfiber og andre komposittmaterialer.
- Nacellen og andre strukturelle elementer er laget av forsterket stål og belagt med korrosjonsbestandige materialer for å sikre langsiktig holdbarhet, selv i marine miljøer.
Lønnsomhet for vindturbiner
La vindkraft Det er en av de mest lønnsomme og konkurransedyktige energiformene i dag. Ifølge nyere rapporter er kostnadene ved å generere elektrisitet ved hjelp av vindturbiner mye lavere enn for ikke-fornybare energier, som fossilt brensel. Det har til og med vist seg å være mer konkurransedyktig enn andre fornybare energier, for eksempel solenergi.
I Spania, for eksempel, kan en 20 MW vindpark generere rundt 40 GWh per år, noe som ville være nok til å forsyne ca 15.000 husstander.
En annen viktig fordel er at vindturbiner har mye lavere miljøpåvirkning enn andre energigenereringsteknologier, siden de ikke slipper ut forurensende gasser eller krever fossilt brensel for å fungere. Det må imidlertid tas hensyn til faktorer som støy, visuell påvirkning og enkelte effekter på fugler og flaggermus i nærliggende områder.
Kort sagt er vindturbiner en nøkkelteknologi for utvikling av fornybar energi og spiller en grunnleggende rolle i omstillingen mot et renere og mer bærekraftig energisystem.