Caracteristicile de funcționare și construcție ale tipurilor moderne de parcuri eoliene

Articolul discută principiul funcționării și caracteristicile de performanță de proiectare ale turbinelor eoliene moderne pentru industrie și sectorul privat.

Din cele mai vechi timpuri, omenirea a încercat să îmblânzească vântul, punându-l în slujba lui. La început, au existat nave cu vele care folosesc energia eoliană pentru deplasarea lor, apoi morile de vânt au început să fie folosite în viața de zi cu zi, dar acum a sosit momentul să folosim energia eoliană în generatoarele eoliene pentru a genera energie electrică care servește oamenilor.

În străinătate, o parte destul de mare a energiei electrice este produsă de centralele eoliene (HPP), ceea ce, sincer, nu se poate spune despre Rusia și țările din spațiul post-sovietic. Aici este evident - suntem printre cei mai în urmă.

Utilizarea parcurilor eoliene în țările dezvoltate ale lumii face posibilă rezolvarea nu numai a problemelor de alimentare autonomă cu energie electrică a vilelor, caselor de țară, comunităților dacha, ci și problemelor de mediu, deoarece nu există poluare a mediului în timpul producției de energie electrică. din parcuri moderne de turbine eoliene.

Să ne uităm la principiul de funcționare și mai detaliat principalele tipuri de centrale eoliene moderne.

Principiul de funcționare a generatoarelor eoliene

Orice principiu de acțiune centrala eoliana (HPP) constă în transformarea energiei cinetice a fluxului de aer care se deplasează prin planul palelor sau turbinelor în energie electrică — prin utilizarea generatoarelor electrice. Cel mai comun tip de centrală eoliană modernă sunt centralele eoliene cu pale, care combină generatoarele eoliene cu pale cu o axă orizontală de rotație și generatoarele rotative cu un carusel, în care - axa de rotație este situată vertical. Mai jos vom arunca o privire mai atentă asupra acestor tipuri de generatoare eoliene.

Proiectarea principalelor tipuri de turbine eoliene

Fiecare generator eolian constă structural dintr-o bază, denumită altfel catarg, un dispozitiv rotativ cu pale rotative sau o turbină eoliană, energie electrică generată de generator și o baterie. De asemenea, în fiecare parc eolian este necesară o unitate de control și conversie.

În ceea ce privește numărul de pale, turbinele hidroelectrice pot fi cu două, trei și cu mai multe pale. Turbinele cu trei pale sunt cele mai comune.Pentru a preveni defectarea prematură a turbinelor eoliene, centralele eoliene sunt echipate cu un sistem de stabilizare aeromecanică a vitezei de rotație a palelor lor.

Un generator electric care generează energie electrică într-o centrală eoliană este conectat direct la turbina acesteia, atunci când axa de rotație a turbinei eoliene și a generatorului este aceeași, sau printr-o transmisie mecanică care transferă mișcările de rotație ale palelor turbinei către generator. Parcurile eoliene moderne folosesc în principal generatoare sincrone multipoli fără perii cu magneți permanenți, care sunt realizate structural într-o carcasă complet închisă și din elemente standard.

În funcție de direcția și „presiunea” fluxului de aer pe paletele turbinei, acesta poate fi reorientat prin mecanismul de rotație al instalației în direcția optimă pentru funcționarea eficientă a acesteia.

Din punct de vedere funcțional, unitatea de control și conversie a puterii este proiectată pentru a stoca energia electrică generată de parcul eolian în bateriile sale de stocare, cu conversia sa ulterioară de la tensiunea de 12V DC la tensiunea de 220V AC — prin intermediul unui „invertor”.

Unitatea de control face posibilă, de asemenea, monitorizarea și controlul procesului de încărcare a bateriei, a puterii generatorului electric etc.

Diferitele optiuni de finisare a parcurilor eoliene moderne, atat pentru uz industrial cat si pentru cele folosite in sectorul privat, va permit sa alegeti fiecare, cea mai optima varianta pentru fiecare utilizator.

În momentul de față, cele mai răspândite în lume sunt generatoarele eoliene de tip pale, a căror axă de rotație a palelor sunt paralele sau orizontale cu direcția fluxului de aer. Practic, despre aceste turbine eoliene vom vorbi mai târziu.

O lamă de parc eolian cu o axă orizontală de rotație

Eficiența utilizării energiei eoliene pentru acest tip de turbină eoliană ajunge la 48%, ceea ce este mult mai mare decât cea a generatoarelor carusel. Acest tip de generatoare eoliene poate fi cu două și trei pale.

Aici, cea mai eficientă funcționare a dispozitivului se realizează atunci când vântul este îndreptat perpendicular pe planul de rotație al palelor generatorului. Prin urmare, chiar și structural, acest tip de „turbină eoliană” are un dispozitiv care permite rotirea automată a generatorului perpendicular pe direcția vântului. Producția de energie a acestui tip de parc eolian depinde direct de viteza vântului (presiunea acestuia), precum și de diametrul și aria palelor turbinei eoliene în sine.

Parcuri eoliene carusel sau rotative

Acest tip de turbină eoliană are o axă verticală de rotație, cu o roată montată pe ea și fixată pe ea, suprafețe primitoare pentru vânt. Un avantaj semnificativ al acestui tip de parcuri eoliene este că pot lucra fără a-și schimba poziția - în orice direcție a fluxului de aer. Acest tip de turbine eoliene se mișcă lentă și silențioasă, iar generatoarele electrice multipolare de viteză mică sunt folosite ca generatoare pentru a genera energie.

Parc eolian modern cu axă de rotație orizontală și verticală

Alte tipuri de parcuri eoliene moderne

În plus, foarte recent, au apărut cele mai recente dezvoltări de turbine eoliene cu modele fundamental noi, care constau structural dintr-o bază cu trei lagăre situată pe o fundație puternică. Pe bază este montat un generator în formă de inel, cu un rulment încorporat și un rotor central. Inelul unui astfel de generator poate avea un diametru de peste 100 de metri. Astfel de parcuri eoliene sunt folosite pentru producerea de energie industrială.

De asemenea, sunt în funcțiune și parcuri eoliene, formate din câteva zeci de turbine eoliene mici - module, unite structural într-un singur sistem de depanare pentru generarea de energie electrică.

Mai recent, specialiștii americani au dezvoltat și au pus în producție industrială o mică centrală eoliană cu turbină „Windgate” destinată sectorului privat. Roata turbinei atinge 1,8 metri în diametru și se rotește pe o axă orizontală. Capetele paletelor unei astfel de instalații de turbină au magneți permanenți, drept urmare avem de fapt un rotor mare - care se rotește într-o carcasă integrală a statorului instalației. Astfel de generatoare eoliene Windgate pot fi instalate chiar și pe acoperișul unei case private sau al unei cabane și sunt foarte eficiente, iar prețul lor este de aproximativ 4,5-5 mii de dolari SUA.

Concluzie

Trebuie remarcat faptul că construcția centralelor eoliene este în mod constant îmbunătățită și, în consecință, parametrii lor tehnologici, aerodinamica se îmbunătățesc și, cel mai important, prețul acestor blocuri energetice ecologice curate ale viitorului devine din ce în ce mai puțin „mușcător” pentru un simplu consumator.