Λειτουργικά και κατασκευαστικά χαρακτηριστικά σύγχρονων τύπων αιολικών πάρκων

Το άρθρο εξετάζει την αρχή λειτουργίας και τα χαρακτηριστικά απόδοσης σχεδιασμού των σύγχρονων ανεμογεννητριών για τη βιομηχανία και τον ιδιωτικό τομέα.

Από την αρχαιότητα, η ανθρωπότητα προσπάθησε να δαμάσει τον άνεμο, θέτοντάς τον στην υπηρεσία του. Αρχικά, υπήρχαν ιστιοφόρα πλοία που χρησιμοποιούν την αιολική ενέργεια για την κίνησή τους, μετά οι ανεμόμυλοι άρχισαν να χρησιμοποιούνται στην καθημερινή ζωή, αλλά τώρα ήρθε η ώρα να χρησιμοποιήσουμε την αιολική ενέργεια σε ανεμογεννήτριες για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας που εξυπηρετεί τους ανθρώπους.

Στο εξωτερικό, ένα αρκετά μεγάλο μέρος της ηλεκτρικής ενέργειας παράγεται από αιολικούς σταθμούς (HPP), κάτι που, ειλικρινά, δεν μπορεί να ειπωθεί για τη Ρωσία και τις χώρες του μετασοβιετικού χώρου. Εδώ είναι προφανές - είμαστε μεταξύ των καθυστερημένων.

Η χρήση αιολικών πάρκων στις ανεπτυγμένες χώρες του κόσμου καθιστά δυνατή την επίλυση όχι μόνο των προβλημάτων της αυτόνομης παροχής ρεύματος σε βίλες, εξοχικές κατοικίες, κοινότητες ντάτσα, αλλά και περιβαλλοντικά προβλήματα, καθώς δεν υπάρχει περιβαλλοντική ρύπανση κατά την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από τα σύγχρονα πάρκα ανεμογεννητριών.

Ας δούμε την αρχή της λειτουργίας και πιο αναλυτικά τους κύριους τύπους σύγχρονων αιολικών σταθμών.

Αρχή λειτουργίας ανεμογεννητριών

Οποιαδήποτε αρχή δράσης αιολικός σταθμός ηλεκτροπαραγωγής (ΗΡ) συνίσταται στη μετατροπή της κινητικής ενέργειας της ροής του αέρα που κινείται μέσω του επιπέδου των πτερυγίων ή των στροβίλων σε ηλεκτρική ενέργεια — μέσω της χρήσης ηλεκτρικών γεννητριών. Ο πιο συνηθισμένος τύπος σύγχρονου αιολικού σταθμού είναι οι ανεμογεννήτριες με πτερύγια, οι οποίες συνδυάζουν ανεμογεννήτριες με πτερύγια με οριζόντιο άξονα περιστροφής και περιστροφικές γεννήτριες με καρουζέλ, στο οποίο - ο άξονας περιστροφής βρίσκεται κατακόρυφα. Παρακάτω θα ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά σε αυτούς τους τύπους ανεμογεννητριών.

Σχεδιασμός των κύριων τύπων ανεμογεννητριών

Κάθε ανεμογεννήτρια αποτελείται δομικά από μια βάση, που αλλιώς ονομάζεται ιστός, μια περιστρεφόμενη συσκευή με περιστρεφόμενα πτερύγια ή μια ανεμογεννήτρια, ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από τη γεννήτρια και μια μπαταρία. Επίσης, απαιτείται μονάδα ελέγχου και μετατροπής σε κάθε αιολικό πάρκο.

Όσον αφορά τον αριθμό των πτερυγίων, οι υδροηλεκτρικοί στρόβιλοι μπορεί να είναι δύο, τρεις και πολλαπλών πτερυγίων. Οι στρόβιλοι με τρία πτερύγια είναι οι πιο συνηθισμένοι.Για να αποφευχθεί η πρόωρη βλάβη των ανεμογεννητριών, οι ανεμογεννήτριες είναι εξοπλισμένες με σύστημα αερομηχανικής σταθεροποίησης της ταχύτητας περιστροφής των πτερυγίων τους.

Μια ηλεκτρική γεννήτρια που παράγει ηλεκτρική ενέργεια σε μια ανεμογεννήτρια συνδέεται απευθείας με την ανεμογεννήτρια της, όταν ο άξονας περιστροφής της ανεμογεννήτριας και της γεννήτριας είναι ο ίδιος ή μέσω μηχανικής μετάδοσης που μεταφέρει τις περιστροφικές κινήσεις των πτερυγίων της τουρμπίνας στο γεννήτρια. Τα σύγχρονα αιολικά πάρκα χρησιμοποιούν κυρίως σύγχρονες πολυπολικές γεννήτριες χωρίς ψήκτρες με μόνιμους μαγνήτες, οι οποίες κατασκευάζονται δομικά σε ένα εντελώς κλειστό περίβλημα και από τυπικά στοιχεία.

Ανάλογα με την κατεύθυνση και την «πίεση» της ροής αέρα στα πτερύγια του στροβίλου, μπορεί να επαναπροσανατολιστεί από τον μηχανισμό περιστροφής της εγκατάστασης προς τη βέλτιστη κατεύθυνση για την αποτελεσματική λειτουργία του.

Λειτουργικά, η μονάδα ελέγχου και μετατροπής ισχύος έχει σχεδιαστεί για να αποθηκεύει την ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από το αιολικό πάρκο στις μπαταρίες αποθήκευσης με την επακόλουθη μετατροπή της από τάση 12 V DC σε τάση 220 V AC — μέσω ενός "inverter".

Η μονάδα ελέγχου καθιστά επίσης δυνατή την παρακολούθηση και τον έλεγχο της διαδικασίας φόρτισης της μπαταρίας, της ισχύος της ηλεκτρικής γεννήτριας κ.λπ.

Οι διάφορες επιλογές για το φινίρισμα των σύγχρονων αιολικών πάρκων, τόσο για βιομηχανική χρήση όσο και για εκείνα που χρησιμοποιούνται στον ιδιωτικό τομέα, σας επιτρέπουν να επιλέξετε το καθένα, την πιο βέλτιστη επιλογή για κάθε χρήστη.

Αυτή τη στιγμή, οι πιο διαδεδομένες στον κόσμο είναι οι ανεμογεννήτριες τύπου πτερυγίων, ο άξονας περιστροφής των πτερυγίων των οποίων είναι παράλληλος ή οριζόντιος προς την κατεύθυνση της ροής του αέρα. Βασικά, θα μιλήσουμε για αυτές τις ανεμογεννήτριες αργότερα.

Μια λεπίδα αιολικού πάρκου με οριζόντιο άξονα περιστροφής

Η απόδοση της χρήσης αιολικής ενέργειας για αυτόν τον τύπο ανεμογεννητριών φτάνει το 48%, που είναι πολύ υψηλότερο από αυτό των γεννητριών καρουζέλ. Αυτός ο τύπος ανεμογεννητριών μπορεί να είναι με δύο και τρία πτερύγια.

Εδώ, η πιο αποτελεσματική λειτουργία της συσκευής επιτυγχάνεται όταν ο άνεμος κατευθύνεται κάθετα στο επίπεδο περιστροφής των πτερυγίων της γεννήτριας. Επομένως, ακόμη και δομικά, αυτός ο τύπος «ανεμογεννήτριας» διαθέτει μια διάταξη που επιτρέπει την αυτόματη περιστροφή της γεννήτριας κάθετα προς την κατεύθυνση του ανέμου. Η παραγωγή ενέργειας αυτού του τύπου αιολικού πάρκου εξαρτάται άμεσα από την ταχύτητα του ανέμου (την πίεσή του), καθώς και από τη διάμετρο και την περιοχή των πτερυγίων της ίδιας της ανεμογεννήτριας.

Carousel ή περιστρεφόμενα αιολικά πάρκα

Αυτός ο τύπος ανεμογεννήτριας έχει κατακόρυφο άξονα περιστροφής, με έναν τροχό τοποθετημένο και στερεωμένο πάνω του, υποδέχοντας επιφάνειες για τον άνεμο. Ένα σημαντικό πλεονέκτημα αυτού του τύπου αιολικών πάρκων είναι ότι μπορούν να λειτουργήσουν χωρίς να αλλάξουν τη θέση τους - προς οποιαδήποτε κατεύθυνση της ροής του αέρα. Αυτός ο τύπος ανεμογεννητριών είναι αργής και αθόρυβης, ενώ οι πολυπολικές ηλεκτρικές γεννήτριες χαμηλής ταχύτητας χρησιμοποιούνται ως γεννήτριες για την παραγωγή ενέργειας.

Σύγχρονο αιολικό πάρκο με οριζόντιο και κάθετο άξονα περιστροφής

Άλλοι τύποι σύγχρονων αιολικών πάρκων

Επιπλέον, πολύ πρόσφατα, εμφανίστηκαν οι τελευταίες εξελίξεις ανεμογεννητριών με θεμελιωδώς νέα σχέδια, τα οποία δομικά αποτελούνται από μια βάση τριών εδράνων που βρίσκεται σε μια ισχυρή βάση. Στη βάση είναι τοποθετημένη γεννήτρια σε σχήμα δακτυλίου, με ενσωματωμένο ρουλεμάν και κεντρικό ρότορα. Ο δακτύλιος μιας τέτοιας γεννήτριας μπορεί να έχει διάμετρο πάνω από 100 μέτρα. Τέτοια αιολικά πάρκα χρησιμοποιούνται για βιομηχανική παραγωγή ενέργειας.

Λειτουργούν επίσης αιολικά πάρκα, αποτελούμενα από πολλές δεκάδες μικρές ανεμογεννήτριες - μονάδες, δομικά ενωμένες σε ένα ενιαίο σύστημα αποσφαλμάτωσης για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.

Πιο πρόσφατα, Αμερικανοί ειδικοί ανέπτυξαν και έθεσαν σε βιομηχανική παραγωγή μια μικρή ανεμογεννήτρια ανεμογεννήτριας «Windgate» που προορίζεται για τον ιδιωτικό τομέα. Ο τροχός του στροβίλου φτάνει τα 1,8 μέτρα σε διάμετρο και περιστρέφεται σε οριζόντιο άξονα. Τα άκρα των πτερυγίων μιας τέτοιας εγκατάστασης τουρμπίνας έχουν μόνιμους μαγνήτες, με αποτέλεσμα να έχουμε ουσιαστικά ένα μεγάλο ρότορα - περιστρεφόμενο σε ενσωματωμένο περίβλημα του στάτορα της εγκατάστασης. Τέτοιες ανεμογεννήτριες Windgate μπορούν ακόμη και να εγκατασταθούν στην οροφή ενός ιδιωτικού σπιτιού ή εξοχικής κατοικίας και είναι πολύ αποδοτικές και η τιμή τους είναι περίπου 4,5-5 χιλιάδες δολάρια ΗΠΑ.

συμπέρασμα

Πρέπει να σημειωθεί ότι η κατασκευή αιολικών σταθμών βελτιώνεται συνεχώς και, κατά συνέπεια, βελτιώνονται οι τεχνολογικές τους παράμετροι, η αεροδυναμική και το σημαντικότερο, η τιμή αυτών των οικολογικά καθαρών ενεργειακών μπλοκ του μέλλοντος γίνεται όλο και λιγότερο «δαγκωτό». για έναν απλό καταναλωτή.