Totul despre turbine eoliene

Pentru a îmbunătăți condițiile de viață, omenirea folosește apă, diverse minerale. Recent, sursele alternative de energie au devenit populare, în special energia eoliană. Datorită acestora din urmă, oamenii au învățat să primească alimentare cu energie atât pentru nevoile casnice, cât și pentru cele industriale.

Datorită faptului că necesarul de resurse energetice crește zilnic, iar stocurile de purtători de energie obișnuiți sunt în scădere, utilizarea surselor alternative de energie devine din ce în ce mai relevantă în fiecare zi. Recent, oamenii de știință și inginerii proiectanți au creat noi modele de turbine eoliene. Utilizarea celor mai noi tehnologii îmbunătățește caracteristicile de calitate ale unităților și reduce numărul de aspecte negative din structuri.

Un generator eolian este un tip de dispozitiv tehnic care transformă energia eoliană cinetică în energie electrică.

Generatoarele eoliene sunt utilizate în diferite locuri, de obicei zone deschise, unde potențialul eolian este cel mai mare. Stații de surse alternative de energie sunt instalate în munți, în ape puțin adânci, insule și câmpuri. Instalațiile moderne pot genera energie electrică chiar și cu putere scăzută a vântului. Datorită acestei posibilități, generatoarele eoliene sunt folosite pentru a furniza energie electrică obiectelor de diferite capacități.

• Staționar un parc eolian poate furniza energie electrică unei case private sau unei mici instalații industriale. În absența vântului, rezerva de energie va fi acumulată și apoi utilizată din baterie.

• Turbine eoliene de putere medie poate fi folosit în ferme sau în case care sunt îndepărtate de sistemele de încălzire. În acest caz, această sursă de energie electrică poate fi folosită pentru încălzirea spațiilor.

Generatorul eolian este alimentat de energie eoliană. Designul acestui dispozitiv ar trebui să includă următoarele elemente:

• palete sau elice ale turbinei;
• turbină;
• generator electric;
• axa generatorului electric;
• un invertor, a cărui funcție este conversia curentului alternativ în curent continuu;
• un mecanism care rotește lamele;
• un mecanism care rotește turbina;
• baterie;
• catarg;
• controler de mișcare de rotație;
• amortizor;
• senzor de vânt;
• tijă de vânt;
• gondolă și alte elemente.

Unitățile industriale au un dulap de alimentare cu energie, protecție împotriva trăsnetului, un mecanism de balansare, o fundație de încredere, un dispozitiv pentru stingerea unui incendiu și telecomunicații.

Un generator eolian este considerat a fi un dispozitiv care transformă energia eoliană în energie electrică. Predecesorii unităților moderne sunt mori care produc făină din cereale. Cu toate acestea, schema de conectare și principiul de funcționare al generatorului practic nu s-au schimbat.

1. Datorită forței vântului, lamele încep să se rotească, al cărui cuplu este transmis arborelui generatorului.
2. Rotirea rotorului creează un curent alternativ trifazat.
3. Prin intermediul controlerului, un curent alternativ este trimis bateriei. Bateria este necesară pentru a crea o funcționare stabilă a turbinei eoliene. Dacă există vânt, unitatea încarcă bateria.
4. Pentru a proteja împotriva unui uragan în sistemul de generare a energiei eoliene, există elemente care să devieze roata eoliană de la vânt. Acest lucru se întâmplă prin plierea cozii sau frânarea roții folosind o frână electrică.
5. Pentru a reîncărca bateria, va trebui să instalați un controler. Funcțiile acestuia din urmă includ urmărirea încărcării bateriei pentru a preveni defectarea acesteia. Dacă este necesar, acest dispozitiv poate arunca excesul de energie pe balast.
6. Bateriile au o tensiune joasa constanta, dar aceasta trebuie sa ajunga la consumator cu o putere de 220 volti. Din acest motiv, în generatoarele eoliene sunt instalate invertoare. Acestea din urmă sunt capabile să transforme curentul alternativ în curent continuu, crescându-și indicatorul de putere la 220 de volți. Dacă invertorul nu este instalat, va fi necesar să utilizați numai acele dispozitive care sunt evaluate pentru tensiune joasă.
7. Curentul transformat este trimis către consumator pentru a alimenta bateriile de încălzire, iluminatul camerei și aparatele de uz casnic.

Clasificarea parcurilor eoliene se bazează pe următoarele criterii.

1. Numărul de lame. Momentan la vânzare puteți găsi o moară de vânt cu o singură lamă, cu lamă joasă și cu mai multe lame. Cu cât un generator are mai puține lame, cu atât turația motorului său va fi mai mare.
2. Indicator al puterii nominale. Stațiile de uz casnic generează până la 15 kW, semi-industriale - până la 100 și industriale - mai mult de 100 kW.
3. Direcția axei. Turbinele eoliene pot fi atât verticale, cât și orizontale, fiecare tip având avantajele și dezavantajele sale.

Cei care doresc să achiziționeze o sursă alternativă de energie pot cumpăra un generator eolian cu rotor, cinetic, vortex, sail, mobil.

Există, de asemenea, o clasificare a generatoarelor de energie eoliană în funcție de locația lor. Astăzi, există 3 tipuri de unități.

1. Terestru. Astfel de mori de vânt sunt considerate cele mai comune; sunt montate pe dealuri, cote, locuri pregătite în prealabil. Instalarea unor astfel de instalații se realizează cu echipamente scumpe, deoarece elementele structurale trebuie fixate la o înălțime mare.
2. Stațiile de coastă sunt construite în partea de coastă a mării și oceanului. Funcționarea generatorului este influențată de briza mării, datorită căreia dispozitivul rotativ produce energie non-stop.
3. Offshore. Turbinele eoliene de acest tip sunt instalate pe mare, de obicei la o distanță de aproximativ 10 metri de țărm. Astfel de dispozitive generează energie din vântul obișnuit offshore. Ulterior, energia merge la mal printr-un cablu special.

Turbinele eoliene verticale sunt caracterizate printr-o axă verticală de rotație față de sol. Acest dispozitiv, la rândul său, este împărțit în 3 tipuri.

• Cu un rotor Savounis. Structura include mai multe elemente semicilindrice. Rotația axei unității are loc constant și nu depinde de puterea și direcția vântului. Avantajele acestui generator includ un nivel ridicat de fabricabilitate, un cuplu de pornire de înaltă calitate, precum și capacitatea de a funcționa chiar și cu o forță ușoară a vântului. Dezavantaje ale dispozitivului: funcționarea cu eficiență scăzută a lamelor, necesitatea unei cantități mari de materiale în procesul de fabricație.

• Cu rotorul Darrieus. Pe axa de rotație a dispozitivului sunt situate mai multe lame, care împreună au forma unei benzi.Avantajele generatorului sunt considerate a fi absența necesității de a se concentra asupra fluxului de aer, absența dificultăților în procesul de fabricație și întreținerea simplă și convenabilă. Dezavantajele unității sunt eficiența scăzută, ciclul scurt de revizie și autopornirea slabă.

• Cu rotor elicoidal. Generatorul eolian de acest tip este o modificare a versiunii anterioare. Avantajele sale constau într-o perioadă lungă de funcționare și o sarcină redusă asupra mecanismelor și unităților de susținere. Dezavantajele unității sunt costul ridicat al structurii, procesul dificil și complex de fabricare a lamelor.

Axa rotorului orizontal din acest dispozitiv este paralelă cu suprafața pământului. Sunt cu o singură lamă, cu două lame, cu trei lame și, de asemenea, cu mai multe lame, în care numărul de lame ajunge la 50 de bucăți. Avantajele acestui tip de turbine eoliene sunt randamentul ridicat. Dezavantajele unității sunt următoarele:

• necesitatea orientării în conformitate cu direcția fluxurilor de aer;
• necesitatea instalării de structuri înalte - cu cât instalația este mai mare, cu atât va fi mai puternică;
• necesitatea unei fundații pentru instalarea ulterioară a catargului (acest lucru contribuie la creșterea costului procesului);
• nivel ridicat de zgomot;
• pericol pentru păsările care zboară.

Generatoarele de putere cu lame au forma unei elice. În acest caz, lamele primesc energia fluxului de aer și o procesează în mișcare rotativă.

Turbinele eoliene orizontale au rotoare cu pale, dintre care poate exista un anumit număr. De obicei sunt 3. În funcție de numărul de lame, puterea dispozitivului poate crește sau scădea. Un avantaj clar al acestui tip de turbine eoliene este distribuția uniformă a sarcinilor pe rulmentul axial. Dezavantajul unității este că instalarea unei astfel de structuri necesită o mulțime de materiale suplimentare și costuri cu forța de muncă.

Generatoarele de turbine eoliene sunt considerate în prezent cele mai eficiente. Motivul pentru aceasta este combinația optimă a zonelor lamei cu configurația lor. Avantajele unui design fără lame includ un nivel ridicat de eficiență, zgomot redus, care este cauzat de dimensiunile mici ale dispozitivului. În plus, aceste unități nu se prăbușesc în cazul vântului puternic și nu reprezintă un pericol pentru alții și păsări.

O moară de vânt de tip turbină este folosită în orașe și orașe; poate fi folosită pentru a oferi iluminat unei case private și unei cabane de vară. Nu există practic niciun dezavantaj la un astfel de generator.

Principalele caracteristici avantajoase ale generatoarelor eoliene sunt următoarele:

• siguranța mediului - funcționarea instalațiilor nu dăunează mediului și organismelor vii;
• lipsa de complexitate în proiectare;
• ușurință în utilizare și management;
• independenta fata de retelele electrice.

Printre dezavantajele acestor dispozitive, experții disting următoarele:

• cost ridicat;
• posibilitatea de a plăti abia după 5 ani;
• eficiență scăzută, putere scăzută;
• nevoia de echipamente scumpe.

Dispozitivele pentru generarea energiei din vânt pot fi de diferite dimensiuni. Puterea lor depinde de dimensiunea roții eoliene, de înălțimea catargului și de viteza vântului. Cea mai mare unitate are o coloană de 135 m lungime, în timp ce diametrul rotorului este de 127 m. Astfel, înălțimea sa totală ajunge la 198 de metri. Turbinele eoliene mari cu înălțimi mari și pale lungi sunt potrivite pentru furnizarea de energie întreprinderilor industriale mici, fermelor. Modele mai compacte pot fi instalate acasă sau la țară.

În prezent, produc o moară de vânt de tip marș, cu pale cu diametrul de la 0,75 și 60 de metri. Potrivit experților, dimensiunile generatorului nu ar trebui să fie grandioase, deoarece o mică instalație portabilă este potrivită pentru a genera o cantitate mică de energie. Cel mai mic model al unității are 0,4 metri înălțime și cântărește mai puțin de 2 kilograme.

Astăzi, producția de turbine eoliene este stabilită în multe țări ale lumii. Pe piață puteți găsi modele și unități de fabricație rusă din China. Dintre producătorii interni, cei mai populari sunt următoarele firme:

• „Lumină-vânt”;
• Rkraft;
• SKB Iskra;
• Sapsan-Energia;
• "Energie eoliana".

Producătorii străini de generatoare de energie sunt, de asemenea, foarte populari:

• Goldwind - China;
• Vestas - Danemarca;
• Gamesa - Spania;
• Suzion - India;
• GE Energy - SUA;
• Siemens, Enercon - Germania.

Cu toate acestea, merită să ne amintim că utilizarea unor astfel de generatoare eoliene implică utilizarea unor reparații costisitoare, precum și a pieselor de schimb, care sunt aproape imposibil de găsit în magazinele casnice. Costul unităților de generare a energiei depinde de obicei de caracteristicile de proiectare, capacitate și producător.

Pentru a alege generatorul eolian potrivit pentru o cabană de vară sau o casă, trebuie să țineți cont de următoarele.

1. Calculul puterii aparatelor electrice instalate care vor fi conectate în încăpere.
2. Puterea viitoarei unități, ținând cont de factorul de siguranță. Acesta din urmă nu va permite supraîncărcarea generatorului într-o situație de vârf.
3. Clima teritoriului. Precipitațiile au un impact negativ asupra performanței dispozitivului.
4. Eficiența echipamentului, care este considerat unul dintre cei mai importanți indicatori.
5. Indicatori de zgomot care caracterizează turbina eoliană în timpul funcționării.

În plus față de toate cele de mai sus, consumatorul ar trebui să evalueze toți parametrii instalației, precum și să citească recenziile despre aceasta.

Pentru a crește eficiența funcționării generatorului eolian, va fi necesar să se schimbe capacitățile și caracteristicile sale de funcționare într-o direcție pozitivă. În primul rând, merită să creșteți eficiența sensibilității rotorului la vântul relativ slab și instabil.

Acesta este un fel de membrană unilaterală pentru fluxul de aer, care trece liber vântul într-o direcție. Membrana este o barieră impenetrabilă în calea mișcării maselor de aer în direcția opusă.

O altă metodă de creștere a eficienței unei turbine eoliene este utilizarea difuzoarelor sau a capacelor de protecție, care întrerup fluxul de pe suprafața opusă. Fiecare dintre opțiuni are atât avantaje, cât și dezavantaje. Cu toate acestea, ele sunt în orice caz mai eficiente decât modelul tradițional.

Un generator eolian este scump. Dacă doriți să-l instalați pe teritoriul dvs., merită să luați în considerare următoarele puncte:

• disponibilitatea unui teren adecvat;
• prevalența vântului frecvent și puternic;
• lipsa altor surse alternative de energie.

În caz contrar, parcul eolian nu va da rezultatul scontat. Deoarece cererea de energie alternativă crește în fiecare an, iar achiziția unei turbine eoliene este o lovitură tangibilă pentru bugetul familiei, puteți încerca să faceți o unitate cu propriile mâini cu instalarea ulterioară. Fabricarea unei turbine eoliene se poate baza pe magneți de neodim, o cutie de viteze, palete și absența acestora.

Turbina eoliană are o mulțime de avantaje. Prin urmare, cu o mare dorință și prezența unor abilități elementare de designer, aproape orice meșter poate construi o stație pentru a genera electricitate pe site-ul său. Cea mai simplă versiune a dispozitivului este considerată a fi o turbină eoliană cu axă verticală. Acesta din urmă nu necesită suport și un catarg înalt, iar procedura de instalare se caracterizează prin simplitate și rapiditate.

Pentru a crea un generator eolian, va trebui să pregătiți toate elementele necesare și să fixați modulul în locul ales. Ca parte a unui generator de energie vertical de casă, prezența unor astfel de elemente este considerată obligatorie:

• rotor;
• lame;
• catarg axial;
• stator;
• baterie;
• invertor;
• controlor.

Lamele pot fi realizate din plastic rezistent, ușor, deoarece alte materiale pot fi deteriorate și deformate sub influența sarcinilor mari. În primul rând, din țevile din PVC trebuie tăiate 4 părți egale. După aceea, trebuie să tăiați câteva fragmente semicirculare din tablă și să le fixați de-a lungul marginilor țevilor. În acest caz, raza părții lamei ar trebui să fie de 69 cm. În acest caz, înălțimea lamei va ajunge la 70 cm.

Pentru a asambla sistemul rotor, trebuie să luați 6 magneți de neodim, 2 discuri de ferită cu un diametru de 23 cm, adeziv pentru lipire. Magneții trebuie plasați pe primul disc, ținând cont de un unghi de 60 de grade și un diametru de 16,5 cm.Conform aceleiași scheme, al doilea disc este asamblat, iar magneții sunt turnați cu lipici. Pentru stator, trebuie să pregătiți 9 bobine, pe fiecare dintre care înfășurați 60 de spire de cablu de cupru cu un diametru de 1 mm. Lipirea trebuie efectuată în următoarea secvență:

• începutul primei bobine cu sfârșitul celei de-a patra;
• începutul celei de-a patra bobine cu sfârșitul celui de-al șaptelea.

A doua fază este asamblată într-un mod similar. Apoi, se face o formă dintr-o foaie de placaj, al cărei fund este acoperit cu fibră de sticlă. Fazele din bobinele lipite sunt montate deasupra. Structura este umplută cu lipici și lăsată câteva zile pentru a lipi toate piesele. După aceea, puteți începe să conectați elementele individuale ale generatorului eolian într-un singur întreg.

Pentru a asambla structura în rotorul superior, trebuie făcute 4 găuri pentru știfturi. Rotorul inferior este instalat cu magneți în sus pe suport. După aceea, trebuie să plasați statorul cu găurile necesare pentru montarea suportului. Știfturile ar trebui să se sprijine pe placa de aluminiu, apoi acoperiți cu al doilea rotor cu magneții în jos.

Folosind o cheie, este necesar să rotiți știfturile astfel încât rotorul să cadă uniform și fără smucituri. Când este luat locul potrivit, merită să deșurubați știfturile și să îndepărtați plăcile de aluminiu. La sfârșitul lucrării, structura trebuie fixată cu piulițe și nu strânsă strâns.

O țeavă metalică puternică cu o lungime de 4 până la 5 metri este potrivită ca catarg. Un generator pre-asamblat este înșurubat de el. După aceea, cadrul cu lamele este fixat de generator, iar structura catargului este instalată pe platformă, care este pregătită în prealabil. Poziția sistemului este fixată cu ajutorul unei bretele.

Următorul videoclip oferă o prezentare generală a unei mori de vânt de casă.