Cât de puternice funcționează turbinele eoliene industriale

Reacția naturală a atmosferei la încălzirea neuniformă a diferitelor sale straturi este vântul. Scăderile rezultate ale presiunii atmosferice fac vântul să sufle din zone cu presiune ridicată în zone cu presiune scăzută și, cu cât diferența de presiune este mai mare, cu atât vântul este mai puternic - cu atât viteza lui este mai mare. Teoretic, se estimează că până la 2% din radiația solară este transformată în energie eoliană mecanică datorită mișcării naturale a aerului în atmosferă.

Se știe că topografia unei anumite zone poate fie amplifica vântul, fie poate restricționa fluxul de aer. Așadar, în zonele de lanțuri muntoase, trecători, lângă canioanele râurilor, condițiile de instalare a turbinelor eoliene sunt cu adevărat ideale. Și dacă ne amintim că puterea care poate fi obținută de la vânt este proporțională cu masa de aer care trece prin turbină și cubul vitezei acesteia, atunci este ușor de înțeles perspectivele care se deschid rapid în această direcție.

Vântul este, fără îndoială, una dintre cele mai promițătoare surse regenerabile de energie naturală.Nu degeaba în multe țări, an de an, se construiesc tot mai multe parcuri eoliene, parcuri eoliene, în special, pe zonele de coastă ale mărilor, oceanelor și în câmpie.

Natura rafală a vântului nu contribuie la furnizarea stabilă a rețelelor electrice, prin urmare acumularea de energie în scopul utilizării sale ulterioare devine o sarcină importantă. Dar această sarcină este rezolvată — se construiesc sisteme industriale și private de stocare a bateriilor, se iau măsuri pentru a asigura alimentarea neîntreruptă cu energie.

Și acum putem spune cu încredere că un generator eolian industrial puternic (cum ar fi Enercon E-126) cu o capacitate de 6-8 MW, integrat în sistemul de alimentare cu energie al unui oraș mic, va putea satisface nevoile locuitorilor săi. și nevoile infrastructurii electrificate.

Cu toate acestea, să trecem la subiect și să ne uităm la dispozitivul unui generator eolian industrial. La urma urmei, fiecare generator eolian este un produs al unei gândiri inginerești meticuloase, rezultatul unor calcule precise și al unui proiect lung pentru a obține un convertor eficient și fiabil de energie eoliană în energie electrică, motiv pentru care fiecare detaliu al unei structuri uriașe nu este deloc întâmplător. . De exemplu, ne vom referi la designul generatorului eolian Enercon E-126 și ne vom uita la părțile sale principale.

Turn

Turnul (7), înalt de zeci de metri, este suportul unui generator eolian industrial. Este realizat în întregime din beton armat prin turnare secvenţială în cofraj sau asamblat din inele scurte de beton armat care se montează secvenţial unul peste altul şi se leagă prin tragere de cabluri de cadru prin ele.Betonul armat este suficient de puternic pentru a susține o turbină grea și o nacelă în sus, precum și să reziste la sarcina rezultată din funcționarea turbinei eoliene, împiedicând răsturnarea structurii.

Baza turnului se sprijină pe o bază din beton armat (8), a cărei greutate este proporțională cu greutatea turnului însuși. De exemplu, turbina eoliană Enercon E-126 are o greutate totală de aproximativ 6.000 de tone. Suportul nu este de formă cilindrică, având o formă mai apropiată de un trunchi de con decât de un cilindru. Extins la bază, turnul ține în siguranță întreaga structură în poziția corectă.

Pale și rotor

Paletele (6) si rotorul (5) ale unei turbine eoliene industriale sunt realizate dintr-o fibra compozita speciala pe baza de otel.Palele sunt asamblate din segmente separate sau realizate sub forma unui monolit, in functie de amploarea lor. De regulă, șuruburile și un butuc sunt folosite pentru a atașa paletele la rotor. Lamele în sine sunt atașate la butuc, iar butucul este atașat direct la rotorul generatorului.

Rotirea turbinei în jurul turnului

Pentru a roti turbina în jurul turnului, a motor asincron (3) conectat printr-un angrenaj la inelul de la baza nacelei. În funcție de mărimea generatorului eolian și de puterea acestuia, pot exista de la unul până la trei astfel de motoare.

Generator electric

Dacă unități anterioare similare ca design cu generatoarele sincrone standard au fost folosite ca generatoare pentru turbinele eoliene, atunci la începutul anilor 2000 a apărut o astfel de inovație ca un generator inel (1). Aici rotorul turbinei conectat la butuc este și rotorul generatorului.

Înfășurările de excitație independente sunt situate pe rotorul inel, formând poli magnetici, și respectiv pe statorul înfășurării statorului. Înfășurarea statorului este împărțită în părți (în cazul Enercon E -126 - în patru părți), fiecare dintre acestea fiind conectată la un redresor separat. Controlerul generatorului este situat în camera motoarelor (2) a nacelei.

Invertor

După redresare, invertorul (4) instalat la baza turnului este alimentat cu o tensiune continuă de 400 volți, unde energia este transformată în curent alternativ și după transformare este alimentată la linia de alimentare.

Am analizat componentele cheie ale unei turbine eoliene industriale moderne folosind exemplul modelului Enercon E-126, instalat pentru prima dată lângă orașul german Emden în 2007. Capacitatea generatorului este în prezent de 7,58 MW, ceea ce este suficient pentru a alimenta 4.500 de vile cu electricitate pe tot parcursul anului.

Până în prezent, Enercon a construit peste 13.000 de astfel de turbine eoliene în întreaga lume, capacitatea lor totală instalată deja în 2010 depășind 2.846 MW.