Ako funguje veterná turbína? Veterné turbíny – šesťkrát viac energie Dizajn a charakteristiky veterných turbín

Veterné turbíny sa ako zdroj elektriny používajú už desaťročia. Ľudia prvýkrát začali využívať takéto stavby, keď obmedzili silu prírody a začali stavať mlyny. Dnes sa na výrobu elektriny využívajú veterné turbíny tretej generácie. Samotné štruktúry navyše v poslednej dobe získavajú čoraz nezvyčajnejšie formy.

Moderná veterná turbína pozostáva z nasledujúcich prvkov:

Anemometer. Je zodpovedný za meranie rýchlosti vetra a prenáša príslušné informácie do riadiacej jednotky veternej turbíny.
Čepele. Vietor dopadajúci na tieto prvky spôsobuje, že sa otáčajú. V dôsledku toho je poháňaná turbína, ktorá vyrába elektrickú energiu.
Brzda. Dopĺňajú ho mechanické, hydraulické a iné pohony. Brzdový systém vo veternej turbíne je nevyhnutný na zastavenie rotora v prípade kritických situácií.
Ovládač. Zodpovedá za riadenie celej inštalácie. Automaticky spustí veterné turbíny a zastaví ich chod.
indukčný generátor. Zariadenie vyrába elektrickú energiu. Je doplnená o vysokorýchlostný hriadeľ.
Gondola. Nachádza sa v hornej časti veternej turbíny. Telo gondoly ukrýva väčšinu konštrukčných prvkov inštalácie vrátane brzdy a ovládača.

V závislosti od typu konštrukcie je možné veternú turbínu doplniť ďalšími prvkami. Najmä moderné inštalácie sú vybavené kapotážou, ktorá zachytáva vietor a zvyšuje jeho silu.

Výhody turbín

Veterná turbína moderného typu má v porovnaní so svojimi predchodcami tieto výhody:

Schopný pracovať pri vysokých rýchlostiach vetra. Turbíny moderného typu pracujú, keď prúdenie vetra prekročí kritické ukazovatele (25–60 m/s).
Nevytvára infrazvukové vlny. Veterné turbíny predchádzajúcich generácií mali túto nevýhodu.
Jednoduchá inštalácia. Základ dizajnu vzniká už vo výrobe. Samostatné prvky sú inštalované na mieste a gondola je namontovaná na stožiar.
Aplikácia inovatívnych materiálov. Nielenže zvyšujú životnosť inštalácie, ale poskytujú aj jednoduchú inštaláciu.

Veterné turbíny sa montujú hlavne pozdĺž pobrežia mora a oceánu alebo priamo na vode. Tento prístup umožňuje dosiahnuť takmer celoročnú prevádzku turbíny.

Moderný vývoj

Medzi nevýhody, ktoré majú inštalácie čepelí, patria:

porušujú prirodzenú tepelnú rovnováhu;
relatívne nízka účinnosť, nepresahujúca 30%;
zaberajú veľkú plochu;
predstavujú nebezpečenstvo pre vtáky.

Tieto nedostatky nútia vývojárov na celom svete hľadať nové technologické riešenia na výrobu veternej energie. Medzi posledné úspechy patria:

1. Stúpajúca turbína.

Štrukturálne pripomína balón naplnený héliom. Vo vnútri je na vodorovnej osi inštalovaná turbína s tromi lopatkami. Takýto systém je v súčasnosti v prevádzke na Aljaške. Stúpajúca turbína sa nachádza vo výške neprístupnej pre moderné veterné turbíny. Takýto systém je schopný fungovať takmer autonómne (účasť personálu je znížená na minimum).

2. Vertikálne turbíny.

Ich čepele opakujú usporiadanie plutiev rýb. Vďaka tejto konštrukcii sú turbíny schopné generovať dostatočné množstvo elektriny, pričom sú od seba v tesnej blízkosti. Dĺžka vertikálnych jednotiek je 9 m. Pre efektívnu prevádzku systému je potrebné inštalovať aspoň dve blízko seba umiestnené turbíny. Podľa predbežných štúdií vyrába nový typ elektrárne 10-krát viac elektriny v porovnaní s lopatkovými náprotivkami, pričom zaberá rovnakú plochu.

3. Uhlíkaté „stonky“.

V SAE sa realizuje nový projekt výroby čistej elektriny. Ide o inštaláciu 1203 uhlíkových „stoniek“ na 20-metrovú základňu. Výška tejto konštrukcie je 55 m. Každý jednotlivý prvok systému je umiestnený vo vzdialenosti 10 m od seba.

Hrúbka jednotlivého drieku v základni je 30 m. Vo vnútri sú vrstvy pozostávajúce zo striedavých elektród a piezoelektrického materiálu. Ten pod tlakom vyrába elektrinu. Energia vzniká v momente, keď sa stonky kývajú vo vetre. Tento systém generuje rovnaké množstvo elektriny ako iné veterné turbíny zaberajúce rovnakú plochu.

Niečo podobné vytvorili tuniskí vedci. Ich systém sa líši od uhlíkových stoniek používaných v Spojených arabských emirátoch tým, že má navrchu tichý generátor, ktorý pripomína satelitnú parabolu.

V Holandsku navrhli nainštalovať na každý dom malú konštrukciu schopnú vyrábať elektrinu pod vplyvom veternej energie. Tento veterný generátor má turbínu, ktorá opakuje tvar ulity slimáka. Ona, zachytávajúc prúdenie vetra, sa otáča a mení smer jeho pohybu. Výkon takéhoto veterného generátora dosahuje 80 % teoretického výkonu, ktorý môžu takéto inštalácie potenciálne preukázať.

V posledných rokoch došlo k vývoju navrhnutému na inštaláciu na plachetnice. Vo všeobecnosti sa počet systémov, ktoré dokážu nahradiť veterné turbíny s lopatkami, neustále zvyšuje. Snáď sa im v budúcnosti podarí vyriešiť všetky problémy, ktorým veterná energia čelí.

Zatiaľ čo dnes existuje mnoho pokročilejších spôsobov výroby energie, veterné turbíny sa v minulosti používali takmer všade. Samozrejme, používajú sa dodnes, ale ich počet sa výrazne znížil. Aby sme pochopili, ako fungujú, je dôležité vedieť, že vietor je forma slnečnej energie.

všeobecný popis

Veterné turbíny pracujú pomocou veterných prúdov. Prečo je však vietor schopný vyrábať elektrinu? K tomuto javu dochádza v dôsledku toho, že zemská atmosféra je nerovnomerne zahrievaná, štruktúra povrchu planéty je nepravidelná a tiež preto, že sa otáča. Veterné turbíny alebo veterné generátory sú schopné premieňať kinetickú mechanickú energiu, ktorá sa môže neskôr použiť na niektoré ďalšie úlohy.

Ako presne tieto zariadenia vyrábajú elektrickú energiu pomocou konvenčného vetra? V skutočnosti je všetko celkom jednoduché. Princíp činnosti takejto turbíny je priamo opačný ako pri prevádzke ventilátora. Vplyvom sily vetra sa lopatky veternej turbíny otáčajú a tým sa otáča hriadeľ spojený s generátorom, ktorý vyrába elektrickú energiu.

Typy turbín

Existuje niekoľko rôznych typov turbín. Inžinieri rozlišujú dve hlavné kategórie, ktoré sa v súčasnosti používajú. Prvá kategória je horizontálno-axiálna a druhá kategória je vertikálne-axiálna. Prvý typ veternej turbíny má najbežnejšiu konštrukciu, ktorá obsahuje dve alebo tri lopatky. Jednotky s tromi lopatkami fungujú na princípe „proti vetru“. Samotné prvky sú inštalované tak, aby sa pozerali na vietor.

Jednou z najväčších turbín na svete je GE Wind Energy. Výkon tohto zariadenia je 3,6 megawattov. Tu stojí za zmienku, že čím väčšia je turbína, tým je účinnejšia. Okrem toho sa s rastúcou veľkosťou jednotky zlepšuje aj pomer úžitku a ceny.

Všeobecný výkon turbín

Prvým indikátorom, podľa ktorého sa zariadenie vyberá, je napájanie. Ak si vezmeme „servisné“ turbíny, tak ich výkon môže začínať od 100 kW a dosiahnuť niekoľko MW. Je tiež dôležité poznamenať, že vertikálne aj horizontálne veterné turbíny môžu byť zoskupené. Takéto skupiny sa najčastejšie označujú ako veterné elektrárne. Účelom takýchto stránok je veľkoobchodná dodávka elektriny do požadovaného objektu.

Ak hovoríme o malých jednoduchých turbínach, ktorých výkon je menší ako 100 kW, potom sa najčastejšie používajú na dodávku elektriny do súkromných domov, telekomunikačných antén alebo na dodávku energie do čerpadiel na prenos vody. Stojí za zmienku, že malé turbíny je možné použiť aj v spojení s batériami alebo solárnymi panelmi. Takýto systém sa nazýva hybridný systém. Používajú sa na miestach, kde nie je iná možnosť pripojenia k elektrickej sieti.

Výhody vertikálnych turbín

V súčasnosti sa oveľa častejšie používa vertikálny typ zariadení. To je odôvodnené skutočnosťou, že vertikálny typ má množstvo výhod oproti horizontálnym.

Na vežiach vertikálneho typu bude zaťaženie pôsobiť rovnomernejšie, čo umožňuje jednoduchšie vytvorenie rozmerovo väčšej konštrukcie. Okrem toho na inštaláciu rotora na tento typ turbíny nie je potrebné ďalšie vybavenie. Dôležitou výhodou, ktorá zvyšuje efektivitu práce, je, že lopatky vertikálnych turbín môžu byť vyrobené skrútené - vo forme špirály. To je veľmi dôležité, keďže v tomto prípade na ne bude veterná energia pôsobiť ako na vstupe, tak aj na výstupe, čo samozrejme zvyšuje efektivitu inštalácie.

Jednou z najdôležitejších výhod vertikálnych turbín je, že keď sú nainštalované, nemá zmysel prispôsobovať os prúdeniu vetra. Tento typ zariadenia bude fungovať s prúdom vetra fúkajúcim z oboch strán.

Bolotovova veterná turbína

Toto nastavenie sa odlišuje od ostatných zariadení. Pre bežnú prevádzku turbíny nie je potrebné ju prispôsobovať rôznym poveternostným podmienkam. Veterný prvok tohto dizajnu je schopný vnímať vietor z ktorejkoľvek strany bez akýchkoľvek nastavovacích operácií. Tento typ stanice navyše nevyžaduje, aby sa veža otáčala pri zmene smeru vetra. Ďalšou výhodou vertikálnych veterných turbín (VAWT - veterná elektráreň s vertikálnym hriadeľom generátora) je, že majú špeciálnu konštrukciu, ktorá umožňuje pracovať s prúdmi vetra akéhokoľvek výkonu. Prevádzka je možná aj počas búrok. Je možné zvoliť počet inštalačných modulov. Od ich počtu bude závisieť výstupný výkon turbíny. To znamená, že zmenou počtu modulov môžete zmeniť výkon jednotky, čo je veľmi výhodné. Ďalšia výhoda spočíva v tom, že konštrukčný prvok veternej energie je zostavený tak, že umožňuje vysoko účinnú premenu kinetickej energie na mechanickú.

Rozmery veternej turbíny Biryukov a Blinov

Toto zariadenie má dvojposchodový rotor s priemerom 0,75 m. Výška tohto prvku je 2 m. Pôsobením čerstvého vetra dokázal takýto rotor úplne roztočiť rotor asynchrónneho hriadeľa s výkonom až až 1,2 kW. Turbína dokázala odolať sile vetra bez rozbitia až do 30 m/s.

Stojí za to hovoriť o tom, prečo je veterná turbína považovaná za úspech dvoch vedcov. Ide o to, že v 60. rokoch. v ZSSR vedec Biryukov patentoval kolotoč s KYJEV 46%. O niečo neskôr však inžinier Blinov dokázal použiť rovnaký dizajn, ale s ukazovateľom 58% KYJEV.

Turbíny hyperboloidného typu

Veterné turbíny hyperboloidného typu boli založené na nápadoch takého inžiniera, akým bol Shukhov Vladimir Grigoryevič.

Medzi vlastnosti tohto typu turbíny patrí skutočnosť, že má väčšiu pracovnú plochu prúdenia vetra. Ak tento ukazovateľ porovnáme s inými kategóriami zariadení, potom hyperboloidný typ vykazuje výsledky o 7-8% lepšie, ak počítame zo zametenej oblasti. Tento indikátor platí pre tie typy, v ktorých je pracovná oblasť prúdenia vetra lopatková. Ak tento typ porovnáme napríklad s turbínami Darrieus a Savonius, tak rozdiel bude 40-45%.

K špeciálnym vlastnostiam tejto kategórie jednotiek by malo patriť aj to, že sú schopné pracovať so stúpajúcimi prúdmi vzduchu. Je veľmi produktívne, ak generátor nainštalujete v blízkosti jazera, močiara, svahu atď.

Medzi výhody takýchto turbín patrí skutočnosť, že línia dotyku aktívnej vrstvy vzduchu, ktorá obmýva hyperboloid, bude 1,6-krát dlhšia ako u podobného valca rotujúceho ako rotačný veterný generátor. Prirodzene, z toho vyplýva záver, že účinnosť bude vyššia o rovnakú hodnotu.

nevýhody

Napriek mnohým výhodám a vlastnostiam týchto turbín majú aj množstvo niektorých nevýhod.

Medzi negatívne faktory patrí skutočnosť, že keď sa lopatky generátora otáčajú proti prúdom vetra, tento typ generátora spôsobí značné straty, čo následne povedie k zníženiu účinnosti práce približne o polovicu. Pokles tohto ukazovateľa je veľmi citeľný, ak porovnáme vertikálne turbíny s horizontálnymi, ktoré takéto straty nemajú.

Ďalšou nevýhodou bude, že vertikálna veterná turbína musí byť veľmi dlhá. Ak ho umiestnite blízko zeme, kde je rýchlosť vetra oveľa nižšia ako vo vysokej nadmorskej výške, potom môžu nastať problémy so štartovaním rotora, ktorý potrebuje zatlačenie, aby začal pracovať. Sama o sebe sa vôbec nespustí. Môžete samozrejme nainštalovať špeciálne veže, ktoré zdvihnú lopatky vyššie, ale spodná časť rotora bude stále príliš nízka.

Medzi ďalšie nevýhody patrí skutočnosť, že v zime sa na lopatkách veterných turbín tvorí námraza. Za zmienku stojí aj veľké množstvo hluku, ktoré turbíny vydávajú počas prevádzky. Niektoré zariadenia sú dokonca schopné počas svojej prevádzky produkovať škodlivý infrazvuk. Spôsobuje vibrácie, ktoré môžu spôsobiť hrkotanie skla, okien, riadu.

Zábavný fakt: Ako zdroj energie boli použité veterné turbíny RimWorld.

Minerály extrahované z útrob zeme a používané ľudstvom ako zdroje energie, žiaľ, nie sú neobmedzené. Každý rok sa ich náklady zvyšujú, čo sa vysvetľuje poklesom úrovne výroby. Alternatívnou a rastúcou možnosťou zásobovania energiou sú veterné farmy pre domácnosti. Oni sú umožňujú premenu veternej energie na striedavý prúd, čo umožňuje zabezpečiť všetky potreby elektrickej energie akýchkoľvek domácich spotrebičov. Hlavnou výhodou takýchto generátorov je absolútna šetrnosť k životnému prostrediu, ako aj bezplatné využívanie elektriny na neobmedzený počet rokov. Aké ďalšie výhody má veterný generátor pre dom, ako aj vlastnosti jeho prevádzky, budeme ďalej analyzovať.

Dokonca aj starí ľudia si všimli, že vietor môže byť vynikajúcim pomocníkom pri realizácii mnohých diel. Zakladateľmi prvých veterných turbín sa stali veterné mlyny, ktoré umožnili premeniť obilie na múku bez vynaloženia vlastných síl.

Veterné elektrárne pozostávajú z určitého počtu generátorov schopných prijímať, premieňať a skladovať veternú energiu na striedavý prúd. Môžu dobre zásobiť celý dom elektrinou, ktorá prichádza odnikiaľ.

Treba však povedať, že náklady na vybavenie a údržbu nie sú vždy lacnejšie náklady na centrálne elektrické siete.

Výhody a nevýhody

Takže predtým, ako sa pridáte k zástancom voľnej energie, musíte si uvedomiť, že veterné elektrárne majú nielen výhody, ale aj určité nevýhody. Z pozitívnej stránky využitie veternej energie v každodennom živote, možno rozlíšiť:

metóda je absolútne šetrná k životnému prostrediu a nepoškodzuje životné prostredie;
jednoduchosť dizajnu;
jednoduchosť prevádzky;
nezávislosť od energetických sietí.

Domáce minigenerátory môžu buď čiastočne zabezpečiť elektrinu, alebo sa stať jej plnohodnotnou náhradou transformujúcou sa na elektrárne.

Netreba však zabúdať obmedzenia, ktoré sú:

vysoké náklady na vybavenie;
návratnosť prichádza najskôr po 5-6 rokoch používania;
relatívne malé faktory účinnosti, ktoré spôsobujú úbytok energie;
vyžaduje drahé vybavenie: batériu a generátor, bez ktorých nie je prevádzka stanice v pokojných dňoch možná.

Aby ste nestrácali veľa peňazí, pred nákupom všetkého potrebného vybavenia by ste mali vyhodnotiť ziskovosť elektrárne. Za týmto účelom vypočítajte priemerný výkon domu (to zahŕňa výkon všetkých používaných elektrických spotrebičov), počet veterných dní v roku a tiež vyhodnoťte oblasť, kde sa budú veterné mlyny nachádzať.

Hlavné konštrukčné prvky

Jednoduchosť konštrukcie elektrárne sa vysvetľuje primitívnosťou konštrukčných prvkov.

Na využitie veternej energie potrebovať tieto podrobnosti:

lopatky vetra - zachytávajú prúdenie vetra a prenášajú hybnosť na veterný generátor;
veterný generátor a regulátor - prispievajú k premene impulzu na jednosmerný prúd;
batéria - uchováva energiu;
menič - pomáha premieňať jednosmerný prúd na striedavý.

Vietor je forma slnečnej energie. Vetry sú spôsobené nerovnomerným zahrievaním atmosféry slnkom, nepravidelnou štruktúrou zemského povrchu a jeho rotáciou. Trajektórie prúdenia vetra sa menia podľa krajiny, masy vody a vegetácie. Ľudia využívajú vietor alebo energiu jeho pohybu na mnohé účely: na plachtenie, púšťanie šarkanov a dokonca aj na výrobu elektriny. Pojmy „veterná energia“ a „veterná energia“ opisujú proces využitia vetra na výrobu mechanickej energie alebo elektriny. Veterné turbíny (veterné generátory) premieňajú kinetickú energiu vetra na mechanickú energiu, ktorá sa dá využiť na množstvo špecifických úloh, ako je mletie obilia alebo čerpanie vody.

Ako teda veterné turbíny vyrábajú elektrinu? Jednoducho povedané, veterná turbína pracuje v opačnom smere ako ventilátor. Namiesto použitia elektriny na vytváranie vetra ako ventilátora, veterné turbíny využívajú vietor na výrobu elektriny. Vietor roztáča lopatky, ktoré otáčajú hriadeľom spojeným s generátorom, ktorý vyrába elektrinu.

Tento pohľad zhora na „veternú elektráreň“ ukazuje, ako môže skupina veterných turbín vyrábať elektrinu pre spotrebiteľské siete. Cez prenosové a distribučné linky sa dostáva do domácností, podnikov, škôl a pod.

Typy veterných turbín

Moderné turbíny sa delia na dve hlavné skupiny: horizontálne-axiálne a vertikálne-axiálne, podobne ako „šľahače“ modelu Darrieus, pomenované po svojom francúzskom vynálezcovi. Turbíny s horizontálnou osou majú zvyčajne dve alebo tri lopatky. Tieto trojlopatkové turbíny pracujú „proti vetru“, pričom lopatky smerujú proti vetru.

3,6 megawattová turbína GE Wind Energy je jednou z najväčších, aké boli kedy inštalované:

Väčšie turbíny sú efektívnejšie. A to aj z hľadiska ceny.

Rozmery veternej turbíny

Rozsah veľkostí „servisných“ turbín sa pohybuje od 100 kilowattov po niekoľko megawattov. Veľké turbíny sú zoskupené do „veterných elektrární“, ktoré dodávajú elektrinu vo veľkom do elektrickej siete.

Malé samostatné turbíny pod 100 kW sa používajú na napájanie domácností, telekomunikačných antén alebo čerpadiel na prenos vody. Malé turbíny sa niekedy používajú v kombinácii s dieselovými generátormi, batériami a solárnymi panelmi. Tieto systémy sa nazývajú „hybridné veterné systémy“ a používajú sa na odľahlých miestach, kde nie je možné pripojenie k elektrickej sieti.

Vo vnútri veternej turbíny

Anemometer	Anemometer	Meria rýchlosť vetra a odosiela údaje o rýchlosti do ovládača.
Čepele	čepele	Väčšina turbín má buď dve alebo tri lopatky. Vietor prechádzajúci lopatkami spôsobuje, že „vzlietnu“ a otáčajú sa.
brzda	Brzda	Kotúčová brzda, mechanicky, elektricky alebo hydraulicky ovládaná na zastavenie rotora v kritických situáciách.
ovládač	Ovládač	Riadiaci ovládač spúšťa stroj pri rýchlosti vetra približne 8 až 16 mph a vypína stroj pri rýchlosti približne 55 mph. Turbíny nefungujú pri rýchlosti vetra nad 55 mph, pretože silný vietor ich môže zničiť.
prevodovka	Prenos	Mechanicky spája hriadeľ nízkorýchlostnej turbíny s vysokorýchlostným hriadeľom, čím zvyšuje rýchlosť otáčania z 30…60 ot./min na 1000...1800 ot./min., t. j. na rýchlosť, ktorú vyžaduje väčšina generátorov na výrobu elektriny. Prevodovka je drahá (a ťažká) časť veternej turbíny a inžinieri skúmajú generátory s "priamym pohonom", ktoré pracujú pri nižších otáčkach a nepotrebujú prevodovky.
Generátor	Generátor	Zvyčajne ide o štandardný indukčný generátor, ktorý produkuje striedavý prúd 60 Hertzov (USA).
vysokorýchlostný hriadeľ	vysokorýchlostný hriadeľ	Poháňa generátor.
nízkootáčkový hriadeľ	nízkootáčkový hriadeľ	Rotor otáča tento hriadeľ rýchlosťou asi 30 ... 60 otáčok za minútu.
Nacelle	Gondola	Gondola je v hornej časti veže a obsahuje prevodovku, nízko a vysokorýchlostné hriadele, generátor, riadiaci ovládač a brzdu. Niektoré gondoly sú dostatočne veľké na to, aby na nich pristál vrtuľník.
Smola	Obrátenie čepele	Lopatky Otáčajú sa do alebo pod uhlom voči vetru, aby ovládali rýchlosť rotora a zabránili rotácii pri vetre, ktorý je príliš silný alebo príliš slabý na výrobu elektriny.
Rotor	Rotor	lopatky a náboj spolu sa nazývajú rotor.
veža	veža	Veže sú vyrobené z oceľových rúr (tu znázornené), betónu alebo prelamovanej konštrukcie. Keďže rýchlosť vetra sa zvyšuje s výškou, vyššie veže umožňujú turbínam zachytiť viac veternej energie a generovať viac elektriny.
Smer vetra	Smer vetra	Existujú takzvané „upwind“ turbíny, pretože počas prevádzky sú otočené „čelom“ k vetru. Iné turbíny sú navrhnuté tak, aby fungovali po vetre, smerom od vetra.
veterná lopatka	Vane	Zisťuje smer vetra a odosiela údaje do riadiaceho regulátora, aby nasmeroval turbínu podľa smeru vetra.
Yaw drive	jazda gondolou	Turbíny proti vetru musia byť nasmerované do vetra a pohon gondoly sa používa na korekciu smeru rotora pri zmenách smeru vetra. Turbíny „Lee“ nevyžadujú pohon rotora, keďže vietor fúka do ich „chrbta“.

Čo sa týka lopatiek (s vodorovnou osou), páčil sa mi článok z časopisu „Modelár-konštruktér“, 1993, č.8. http://publ.lib.ru/ARCHIVES/M/%27%27Modelist-konstruktor%27%27/%27%27MK%27%27,1993,N08.%5Bdjv-002%5D.zip Je to zrozumiteľne namaľované a princíp činnosti a ako to urobiť.
Namiesto sledovania takejto tlače je lepšie prečítať si (zamyslene) Fateevovu knihu „Veterné turbíny a veterné turbíny“
S ohľadom na priemyselné veterné turbíny dzen +1 [B] Tri lopatky ako kompromis medzi Na jednej strane túžba zabezpečiť konštrukčnú pevnosť lopatiek a znížiť dynamické zaťaženie, znížiť náklady na veterné turbíny znížením počtu lopatiek zabezpečiť prijateľnú úroveň aerodynamického hluku a vibrácií, ktoré sa zvyšujú so zvyšujúcou sa rýchlosťou koncov lopatiek a na druhej strane túžba po zvyšovaní účinnosti veternej turbíny, rastúca so zvyšujúcou sa rýchlosťou veternej turbíny a počet nožov. [I] Učebnica „Veterné turbíny a veterné turbíny“ Fateeva E.M.
3-lopatková turbína má konštantný moment zotrvačnosti okolo orientačnej osi, nezávislý od polohy lopatiek, preto pri orientácii veterného mlyna nedochádza k vibráciám. 2-čepele sa trasú pri orientácii.
RE: Prečo 3 čepele / Vitaliy71 No, po prvýkrát je účinnosť práve najvyššia na jednu čepeľ, ale je dynamicky nevyvážená. A zvuk dvoch lopatiek je do očí bijúci, ale trojlist je posledný s vysokým koeficientom, keďže zvýšenie lopatky nad 3 ... 5 NEZMENÍ účinnosť, ale výrazne znižuje rýchlosť otáčania, čo znamená spotrebu materiálu
V závislosti od rýchlosti veterného mlyna, pre maximálny KYJEV, existuje optimálny faktor plnenia veternej turbíny a veľmi nezávisí od počtu lopatiek, ideálna turbína je nekonečný počet nekonečne úzkych lopatiek. Najvyváženejšie sú 3, 6, 12, 18, ... , 3 je minimálny počet.
A zvuk dvojčepele mi neprekážal, hoci som nepozornosťou nabrúsil nesprávnu hranu.
to je o gigawatte??? Ale bežný (nezachytený) vietor spôsobuje aj široké spektrum zvukových vibrácií (vrátane INF), ktoré chaoticky tlačia na listy, konáre stromov, okná a steny budov. A dokonca aj na otvorenom poli vietor tlačí na uši človeka. Búrky a zemetrasenia sú tiež generátormi infrazvuku. Hmyz a niektoré rastliny (tumbleweed) môžu byť odfúknuté prúdmi vzduchu. Toto všetko hneď zakážte! :)))
Áno, to sú nezmysly, fámy, ktoré v 80. rokoch finančne podporili majitelia tepelných elektrární. Problém megawattových veterných mlynov je v tom, že vtáky sa (najmä v chladnom počasí) držia a driapu ich, ak sú vo vnútri diery, snažia sa vo vnútri urobiť hniezda. Videl som hniezda vo veterných mlynoch.
Pane dobré popoludnie. Máte zaujímavé rozhovory, ale ospravedlňujem sa za otázku, ale montoval niekto Gorlovovu turbínu (http://www.quietrevolution.com/) Robil som to, ale netočí sa ani pri silnom vetre ak niekto vie čo tajomstvo je (niekde je hrozienka, kde neviem)
Vyzerá to, že iná osoba chce stúpiť na hrable. Existuje jednoduchá pravda, potvrdená teoreticky aj prakticky, a nie raz - všetky vertikály sú vyrobené pre krásu, ale nie pre prácu.
Tento tzv. hrdlová turbína - konvenčný Darrieov rotor, stočený do špirály na zníženie náhlych krátkodobých zaťažení. Ale okrem zníženia zaťaženia KIEV silne padá a preto, aby sa mohol točiť, je potrebné vyrobiť veľmi kvalitné lopatky a mať silný vietor. No, je dobré ho používať len na krásu alebo propagáciu nejakého druhu investorov za peniaze.
To znamená, že nikto nevie, čo je potrebné na to, aby sa to točilo?
Kvalitné čepele a silný vietor.
Profil lopatiek musí byť presný, ploché remene nebudú fungovať. Navyše dobrý vietor a treba ho zrýchliť na prevádzkové otáčky, samotná turbína nezrýchli ani pri dobrom vetre. Oproti veternému mlynu s horizontálnou osou je jeho KIV takmer 3-krát menej. Vyzerá to krásne, nič nehovor :)
profil krídla? A na pretaktovanie môžete použiť Savonius rotor.
Výpočtami a praxou je dokázané, že profil čepele (tetiva) by sa mal blížiť ideálu, predná rovina odrážajúca prúdenie vetra pozdĺž uhla nábehu, kde vzniká pretlak, môže byť plochá, ale zadná rovina čepele, aby vznikol väčší rozdiel v tlaku vzduchu za lopatkou ako pred ňou, nemala by byť konvexná rovnomerne vytvárajúca riedenie vzduchových hmôt.Možno niečo nie je v poriadku?
Áno, pozrite sa na akýkoľvek atlas profilov a pozrite sa, aké sú tieto profily.
Áno, viem o nich.
Pri veľkých turbínach (relatívne) sú lopatky ovládané nepriamo, zvonku. Aspoň na Kryme, na veternej farme, bolo ovládanie z osobného počítača, v závislosti od zaťaženia, rýchlosti atď.

Neuveriteľné! Ale čoskoro sa to stane. Alternatívne zdroje energie tretej generácie obrátia celý svet hore nohami. Štart sa už uskutočnil. Veterné turbíny sú elektrickou energiou budúcnosti ľudstva.

Úvod

Napriek tomu, že sa alternatívnym formám energie, akými sú napríklad veterné turbíny, stále venuje nezaslúžene malá pozornosť, naďalej sa intenzívne rozvíjajú. Snáď už čoskoro mocní pochopia, že šialená ťažba prináša viac škody ako úžitku a prírodné druhy energie pevne vstúpia do nášho každodenného života. Táto nádej úzko súvisí so skutočnosťou, že pred časom bola ohlásená tretia generácia veternej turbíny.

Čo je veterný generátor tretej generácie

Tradične sa uznáva, že prvou generáciou zariadení, ktoré premieňali veternú energiu, boli obyčajné lodné plachty a mlynské krídla. Pred niečo vyše storočím, s rozvojom letectva, sa objavil veterný generátor druhej generácie - mechanizmus založený na princípoch aerodynamiky krídel.

Bol to prelom tej doby! Aj keď, ak sa to vezme ako celok, veterné mlyny druhej generácie sú nízkoenergetické, pretože kvôli konštrukčným prvkom nemôžu pracovať v silnom vetre. Preto, aby bolo možné prijímať viac elektriny, bolo potrebné zväčšiť veľkosť, čo znamenalo dodatočné finančné náklady na vývoj, výrobu, inštaláciu a prevádzku. Prirodzene, nemohlo to tak zostať dlho.

Začiatkom 2000-tych rokov hotoví vývojári oznámili vzhľad veterného generátora tretej generácie - veternej turbíny. Dizajn, princíp fungovania, inštalácia a čo je najdôležitejšie, sila nového zariadenia sa zásadne líši od jeho predchodcov.

Zariadenie

Jednoduchosť. Presne týmto slovom možno charakterizovať konštrukciu generátora veternej turbíny. V porovnaní s lopatkovými veternými turbínami má veterná turbína oveľa menší počet pracovných jednotiek a oveľa viac pevných prvkov, čím je odolnejšia voči rôznym statickým a dynamickým zaťaženiam.

Zariadenie veternej turbíny:

kapotáž, môže byť vnútorná a vonkajšia;
kapotáž jednotky turbogenerátora;
gondola;
turbína;
generátor;
dynamický uzáver.

Z doplnkových systémov je veterný generátor vybavený invertnými, akumulačnými a riadiacimi jednotkami. Neexistujú žiadne tradičné systémy lopatiek veterných generátorov na nastavenie lopatiek a orientáciu podľa vetra. Ten je nahradený kapotážou, ktorá zároveň funguje ako tryska, zachytáva vietor a zvyšuje jeho výkon. Ak vezmeme do úvahy, že energia prúdenia vetra sa rovná jeho rýchlosti V3, potom v dôsledku prítomnosti dýzy tento vzorec vyzerá takto: V3x4 = Ex64. Zároveň má kapotáž vďaka svojmu valcovému dizajnu schopnosť samoprispôsobenia sa smeru vetra.

Výhody

Každý nový produkt alebo vynález by sa mal vždy výrazne odlišovať od svojich predchodcov a vždy k lepšiemu. To všetko sa dá povedať o novom veternom generátore s turbo dizajnom. Jednou z hlavných výhod veternej turbíny je jej odolnosť voči silnému vetru. Jeho dizajn je navrhnutý tak, aby fungoval efektívne a bezpečne mimo limitov, ktoré sú kritické pre konvenčné lopatkové veterné mlyny: od 25 m/s do 60 m/s. Toto však nie je jediná výhoda, ktorú má veterná turbína, je ich niekoľko:

Absencia infrazvukových vĺn. Napokon sa vedcom podarilo vyriešiť jeden z dôležitých problémov, ktoré veterné turbíny majú. Práve pre existenciu takéhoto vedľajšieho efektu bola APU (veterná elektráreň) kritizovaná odporcami alternatívnej energie, infrazvuk nepriaznivo ovplyvňuje životné prostredie. Ale teraz, kvôli absencii infrazvukových vĺn, môže byť turbínový veterný generátor inštalovaný aj v mestských oblastiach.

Absencia lopatiek odstraňuje niekoľko úloh naraz, ktorým čelili dizajnéri a výrobcovia veterného generátora. Najprv sa odstránia značné výdavky na sily a finančné prostriedky na prevádzkové riadenie lopatkových veterných mlynov. Po druhé, čepeľ veterného kolesa je najťažším prvkom veterného generátora na výrobu. Leví podiel nákladov na konvenčnú veternú turbínu tvoria náklady na výrobu lopatiek. Okrem toho existujú prípady, keď sa pri silných nárazoch vetra zlomila čepeľ, ktorá rozmetala úlomky na stovky metrov.
Jednoduchá montáž a inštalácia. Všetky zložité konštrukcie alebo komponenty vyrába a montuje výrobný závod, iba posledná fáza montáže a inštalácie na stožiar prebieha na mieste. Navyše, ľahkosť konštrukčných prvkov umožňuje pri inštalácii veterného generátora použiť najbežnejšie zdvíhacie zariadenia.
Schéma zapojenia. Na rozdiel od lopatkového APU je turbína zapojená podľa štandardnej schémy. Túto skutočnosť nijako neovplyvňujú technické podmienky predložené budúcim vlastníkom veternej turbíny.
Dlhá životnosť je spôsobená materiálmi, z ktorých je veterný generátor a jeho jednotlivé časti vyrobené. Ak vezmeme do úvahy preventívne práce, ktoré sú povinné počas prevádzky veternej turbíny, životnosť zariadenia môže byť až 50 rokov.

Geografia prevádzky APU turbíny

Najrealistickejším a najoptimálnejším miestom na inštaláciu turbínového veterného generátora bude pobrežie jazera alebo mora. V blízkosti nádrží bude takáto veterná turbína fungovať takmer celoročne, pretože vďaka svojmu tryskovému zariadeniu je veľmi citlivá na slabý vánok a iné najmenšie prejavy vetra s rýchlosťou 2 m/s.

S rovnakým úspechom bude VST fungovať v meste, kde konvenčný veterný generátor nemôže fungovať z niekoľkých známych dôvodov:

Neistota veterných turbín s lopatkami.
Infrazvuk, ktorý vyžarujú.
Minimálna rýchlosť vetra pre prevádzku veterného generátora s lopatkami je 4 m/s.

Zaujímavý fakt, ktorý dokazuje výhodu WTU

Jedným zo základných kameňov, na ktorých je postavená pozícia odporcov alternatívnej energie, je, že veterné elektrárne zasahujú do prevádzky lokalizačných zariadení. Počas prevádzky veterný generátor ruší prechod rádiových vĺn. Vzhľadom na veľkosť jednotlivých veterných elektrární, ktoré sa môžu pohybovať od niekoľkých desiatok do stoviek kilometrov štvorcových, je pochopiteľné, prečo vlády mnohých krajín začali blokovať projekty alternatívnej energie na štátnej úrovni – ide o priame ohrozenie národnej bezpečnosti. .

Z tohto dôvodu sa francúzska spoločnosť vyrábajúca komponenty pre veterné turbíny podujala na neľahkú úlohu z hľadiska prevedenia – urobiť pre radary neviditeľné samotné veterné turbíny a nie priestor okolo veternej turbíny. Na to sa využijú skúsenosti získané pri výrobe lietadiel Stealth. V roku 2015 sa plánuje uvedenie nových komponentov na trh.

Kde je však skutočnosť, ktorá dokazuje výhodu VST oproti veternej turbíne s lopatkami? A faktom je, že veterné turbíny nezasahujú do chodu lokalizačných zariadení ani bez drahej technológie Stealth.

Perspektívy rozvoja alternatívnej veternej energie

Prvé pokusy začať používať veterný generátor v priemyselnom meradle sa uskutočnili v polovici minulého storočia, ale boli neúspešné. Dôvodom bola skutočnosť, že zdroje ropy boli relatívne lacné a výstavba veterných elektrární bola nerentabilná. Ale doslova o 25 rokov neskôr sa situácia radikálne zmenila.

Alternatívne zdroje energie sa začali intenzívnejšie rozvíjať v 70. rokoch minulého storočia po tom, čo sa vo svete prudko zvýšilo tempo strojárstva a krajiny čelili nedostatku ropy, čo viedlo v roku 1973 k ropnej kríze. Potom sa netradičný energetický sektor v niektorých krajinách po prvý raz dočkal štátnej podpory a veterný generátor sa začal využívať v priemyselnom meradle. V 80. rokoch svetová veterná energia začala dosahovať sebestačnosť a dnes sa krajiny ako Dánsko, Nemecko a Austrália zabezpečujú takmer z 30 % z alternatívnych zdrojov energie, vrátane veterných elektrární.

Žiaľ, a možno a našťastie, minuloročný trend na trhu s ropou s nestabilnou cenou ropy nás núti vážne si myslieť, že časy, keď bola lacná ropa dobrá, sú minulosťou. Dnes pre mnohé krajiny platí, že čím je ropa lacnejšia, tým je výhodnejšie rozvíjať netradičnú energetiku, v prvom rade to platí pre krajiny SNŠ. Preto sú predpoklady pre rozvoj veternej energie. Ako to bude - uvidíme.