Что такое ветряная турбина и как ветряные турбины вырабатывают электроэнергию

Ветряные турбины — это развитие традиционных ветряных мельниц, которые можно заметить в деревенских районах мира. Их цель — сделать меньше зависимость от ископаемого топлива для получения энергии, а еще создавать энергию менее расточительным способом. Они работают, применяя кинетическую энергию ветра, которая толкает лопасти турбины и вращает двигатель, преобразующий кинетическую энергию в электроэнергию для потребительского применения.

Ветряные турбины — это крутящиеся машины, которые могут применяться конкретно для размельчения или могут применяться для выработки электрической энергии из кинетической энергии ветра. Они обеспечивают нас чистой и возобновляемой энергетикой как дома, так и на работе. Ветряные турбины — это замечательный способ сэкономить деньги и сделать внешнюю среду чистой и зеленой.

Данный процесс был адаптирован для применения в самых разных областях, и его можно заметить в применении лодок, дорожных знаков или целых сообществ, которые пользуются ветроэлектростанции для получения энергии. Разработка ветряных турбин является ответственным шагом на пути к пересмотру способа производства энергии.

По большей части есть два типа ветрогенераторов: с вертикальной осью и с горизонтальной осью. Они могут применяться для выработки электрической энергии как на суше, так и в море. Ветряные турбины могут быть воссоединены в группы, именуемые "ветряными фермами", которые применяют большими компаниями для применения этой энергии в качестве резервной. Кроме выработки электрической энергии, они также могут применяться для помола зерна, перекачки воды, зарядки аккумуляторов.

Исторически ветряные турбины применялись для парусного спорта, системы капельного полива и помола зерна. Лишь в начале 20-го века они стали применяться для выработки электрической энергии. Сегодня большие ветряные турбины можно заметить в деревне или вблизи побережья моря, где скорость ветра обычно сохраняется в течение дня. Для оценки скорости ветра применяется прибор, именуемый оценкой ветровых ресурсов.

Компоненты ветровой турбины

Ветроэнергетические установки состоят из множества разных элементов оборудования, которые служат для доставки электрической энергии туда, куда она должна поступать. Из данного множества разных частей, нижеприведенный список работает в качестве общего плана центральных элементов, которые могут и постоянно встречаются в ветротурбинных установках независимо от типа конструкции.

  • Ротор — Ротор состоит из лопастей, зафиксированных к центральной части. Лопасти имеют такую форму, что когда ветер толкает их, они поворачиваются
  • Привод шага — применяется для поворота лопастей, чтобы приспособиться к высокоскоростному ветру
  • Мотогондола — ротор прикреплен к корпусу, называемому мотогондолой, который оберегает разные прочие элементы, нужные для работы ветровой турбины
  • Тормоз — Нужен для замедления вращения ротора
  • Низкоскоростной вал — фиксируется к ротору и крутится по мере вращения ротора в пропорции 1:1
  • Коробка передач — выполняет ту же функцию, что и автомобиль, ротор крутится плавно, так как ветер толкает его, а коробка передач или трансмиссия повышает частота вращения для генератора
  • Высокоскоростной вал — прикрепляется к редуктору и генератору и крутится с большей скоростью, чем ротор или низкоскоростной вал
  • Генератор — Собственно механизм, преобразующий кинетическую энергию вращения в электричество
  • Флюгер — Определяет направление ветра и изменяет ротор и гондолу для компенсации
  • Привод рысканья — держит ротор и, поэтому, турбины направленными по ветру
  • Башня — поднимает упомянутые выше компоненты на высоту, которая оптимизирует действие ветра

Как работают ветряные турбины?

Ветряные турбины работают на системе, которая состоит из множества критических элементов, которые действительно дают возможность преобразовывать кинетическую энергию ветра в электрическую. независимо от типа ветротурбинной системы, они все работают по одинаковому принципу, который дает возможность генератору производить электричество. Данный принцип состоит в том, что если магниты вращаются вокруг катушки провода или катушка провода крутится в магнитном поле очень быстро, вырабатывается электричество.

✅ Поднялся на крышу ВЕТРОГЕНЕРАТОРА! Что внутри ветряка и принцип работы ветряных турбин?����

Единая конструкция из магнитов и проводников образовывает генератор. Применение ветра для вращения лопастей создаёт силу, нужную для вращения магнитов или катушки проводника, что со своей стороны создаёт электричество. Ниже приведен по-шаговый процесс, который выделяет методы, благодаря которым ветряная турбина практически производит электричество.

1. Строится башня, которая помещает ветряную турбину на необходимую высоту, где ветер двигается с большей и более одинаковой скоростью

2. Лопасти ротора подвержены влиянию ветра, который заставляет их начать вращаться

3. Когда ротор крутится, низкоскоростной вал, совмещённый с редуктором, крутится с той же скоростью

4. Редуктор принимает эту медленную частота вращения и при помощи правильной передачи превращает ее в очень большую скорость вращения

5. Высокоскоростной вал, какой находится на выходном конце коробки передач и соединен с генератором, крутится с большей скоростью

6. Генератор крутится с подобной большой скоростью, что вращает магниты вокруг катушки проволоки из металла и формирует электричество

7. Электричество поступает от генератора по проводам к нужным устройствам, будь то электрические приборы или аккумулятор

Вот информационный график про то, как работают ветряные турбины, он вам поможет понять разные компоненты ветряных турбин.

Принцип работы ветряных турбин

Типы ветровых турбин

Есть два ключевых типа ветряных турбин, которые можно заметить в дизайне и реализации в ветроэнергетической промышленности сегодня. Первый и самый популярный тип — это ветровая турбина с горизонтальной осью, которая опирается на горизонтальный вал, размещенный перпендикулярно лопастям, которые вращаются вертикально. Эти ветряные турбины можно заметить в больших ветропарках, и еще в одиночных операциях.

Как работает ветряная электростанция

Второй тип, который менее распространен в ветроэнергетике, — это ветряная турбина с вертикальной осью. Как можно понять, турбина с вертикальной осью имеет вертикальный вал, к которому присоединены лопасти или ротор, крутящиеся в горизонтальной плоскости. Есть очень много вариантов вертикально-осевой ветровой турбины, но важным плюсом считается то, что обслуживание легче, поскольку редуктор и генератор намного доступнее.

  • Ветряная турбина с горизонтальной осью — это обычный тип ветряной турбины, в которой низкоскоростной вал, соединяющийся с ротором, размещён горизонтально. Есть самые разные методы построения этой ветровой турбины, но они все идут одной и той же концепции, изложенной выше. Ротор крутится одновременно с ветром, а кинетическая энергия вращения превращается в электроэнергию через генератор
  • Ветряная турбина с вертикальной осью — данный тип ветряной турбины менее распространен, однако имеет преимущество в том, что ротор не следует направлять против ветра. Вал, соединяющийся с ротором, размещён вертикально, а редуктор и генератор обычно находятся снизу башни. Есть множество типов ветряных турбин с вертикальной осью, они все идут одной и той же концепции силы вдоль оси X (параллельно земля), в отличии от турбин с горизонтальной осью, которые пользуются силу вдоль оси Y (перпендикулярно земля).

Ниже представлены разные вариации ветряных турбин с вертикальной осью. Большинство из них были разработаны пару десятилетий назад и на данный момент уже не применяются, но их конструкции были приспособлены и доработаны таким образом, что новые модели могут быть разработаны очень эффектными и с меньшими проблемами, чем более старые.

a. Ветряная турбина Даррье — В данной ветряной турбине с вертикальной осью применяются изогнутые лопасти, которые вращаются и создают внутреннюю силу ветра, что дает возможность ротору вращаться с большой скоростью независимо от скорости ветра. Недостатком этой турбины считается то, что для начала вращения, в основном, требуется внешний двигатель

b. Гиромилла — разновидность ветряной турбины Дарриуса, в ней применяется ротор в форме буквы H. Разница между ними состоит в том, что в гиромилле применяются прямые лопасти, размещенные параллельно валу. В остальном они работают по одинаковому принципу

c. Циклотурбина — тип жирогенератора, который не только имеет прямые лопасти, размещенные вертикально, но и сам может вращаться вокруг собственной центральной оси. Преимущество данного типа турбины в том, что она вырабует самое большое кол-во энергии и может самозапускаться (запускаться без какой-нибудь внешней поддержки).

d. Ветряная турбина Савониуса — эта ветряная турбина с вертикальной осью опирается на принципы сопротивления ветра и тяги. Лопасти имеют форму буквы S, причем две изогнутые части буквы S двигаются одновременно с ветром. Изогнутая часть создаёт меньшее сопротивление, поэтому ротор может вращаться. Эти турбины не вырабатывают много энергии.

e. Ветряная турбина Vortexis — это самая последняя разработка ветряных турбин с вертикальной осью. Она применялась в Афганистане и Ираке силами специального назначения, нуждающимися в питании собственных устройств. Эта турбина имеет два набора лопастей, один меньший набор, который размещён по кругу, и один больший набор, который окружает меньший набор в большем круге, которые работают подобно редуктору. Внешний набор лопастей применяет ветер для вращения, и, вращаясь, они вынуждают свой собственный ветер вращать меньший внутренний набор лопастей. Эти лопасти соединены с валом, который потом вращает генератор.

Что такое ветряная турбина и как ветряные турбины вырабатывают электроэнергию
Заём на изображение: Дэвид Кларк , Дэвид Кларк