Cum funcționează turbinele eoliene. Turbină eoliană inovatoare cu axă verticală (VAWT) pentru generarea de energie

Energia eoliană se dezvoltă activ în întreaga lume și nu a fost de mult timp un secret pentru nimeni că aceasta este una dintre cele mai promițătoare zone de energie alternativă din lume. acest moment. Până la jumătatea anului 2014, capacitatea totală a tuturor turbinelor eoliene instalate din lume era de 336 gigawați, iar cea mai mare și mai puternică turbină eoliană verticală cu trei pale Vestas-164 a fost instalată și lansată la începutul anului 2014 în Danemarca. Puterea sa ajunge la 8 megawați, iar deschiderea palelor este de 164 de metri.

În ciuda tehnologiei de lungă durată pentru fabricarea turbinelor cu pale și a morilor de vânt în general, mulți entuziaști se străduiesc să îmbunătățească tehnologia, să-i sporească eficiența și să reducă factorii negativi.

După cum se știe, factorul de utilizare a energiei fluxului eolian y în cel mai bun caz ajunge la 30%, sunt destul de zgomotoase și perturbă echilibrul natural de căldură al zonelor din apropiere, ridicând temperatura stratului de aer de suprafață pe timp de noapte. De asemenea, sunt foarte periculoase pentru păsări și ocupă suprafețe mari.

Ce alternative exista? De fapt, creativitatea inventatorilor moderni nu cunoaște granițe și diverse opțiuni alternative multi au inventat.

Să aruncăm o privire la 5 dintre cele mai neobișnuite modele alternative de turbine eoliene din industrie.

Din 2010, compania americană Altaeros Energies, cu sediul la Institutul de Cercetare din Massachusetts, dezvoltă o nouă generație de turbine eoliene. Un nou tip de turbină eoliană este proiectat să funcționeze la altitudini de până la 600 de metri, acolo unde turbinele eoliene convenționale pur și simplu nu pot ajunge. La altitudini atât de mari bate în mod constant vânturile cele mai puternice, care sunt de 5-8 ori mai puternice decât vânturile de lângă suprafața pământului.

Generatorul este o structură gonflabilă, similară unui dirijabil plin cu heliu, în care o turbină cu trei pale este instalată pe o axă orizontală. Un astfel de generator eolian a fost lansat în 2014 în Alaska la o înălțime de aproximativ 300 de metri pentru testare timp de 18 luni.

Dezvoltatorii susțin că această tehnologie va furniza energie electrică la un cost de 18 cenți pe kilowatt-oră, adică jumătate din costul energiei eoliene din Alaska. În viitor, astfel de generatoare ar putea înlocui centralele diesel și pot găsi aplicații în zonele cu probleme.

În viitor, acest dispozitiv nu va fi doar un generator de energie electrică, ci și o parte a unei stații meteo și un mijloc convenabil de a furniza internetul în zone departe de infrastructura corespunzătoare.

După instalare, un astfel de sistem nu necesită prezența personalului, nu ia suprafata mareși aproape tăcută. Poate fi controlat de la distanță și necesită întreținere doar o dată la 1-1,5 ani.

O alta solutie interesanta pentru a crea un design neobișnuit de parc eolian este implementat în Statele Unite Emiratele Arabe Unite. Nu departe de Abu Dhabi se construiește orașul Madsar, în care intenționează să construiască un spațiu destul de neobișnuit. fermă eoliană numit „Windstalk” de către dezvoltatori.

Fondatorul companiei de design din New York Atelier DNA, care dezvoltă designul acestui proiect, a spus că ideea principală a fost găsirea în natură a unui model cinetic care să poată servi la generarea de energie electrică, iar un astfel de model a fost găsit. 1203 tulpini din fibră de carbon, fiecare de aproximativ 55 de metri înălțime, cu fundații de beton 20 metri latime, vor fi instalate la o distanta de 10 metri intre ele.

Tulpinile vor fi intarite cu cauciuc, si au o latime de aproximativ 30 cm la baza, si se conice pana la 5 centimetri. Fiecare astfel de tulpină va conține straturi alternative de electrozi și discuri ceramice realizate dintr-un material piezoelectric care generează electricitate atunci când sunt supuse presiunii.

Pe măsură ce tulpinile se leagănă în vânt, discurile se vor comprima, generând un curent electric. Fără zgomot de turbină eoliană, fără victime ale păsărilor, nimic altceva decât vântul.

Ideea a apărut din observarea stufurilor care se legănau într-o mlaștină.

Proiectul Windstalk de la Atelier DNA a câștigat locul doi în competiția Land Art Generator, sponsorizată de Madsar, pentru a selecta cea mai bună operă de artă din propunerile internaționale care poate genera energie din surse regenerabile.

Suprafața ocupată de acest parc eolian neobișnuit se va întinde pe 2,6 hectare, iar din punct de vedere al puterii va corespunde unei turbine eoliene convenționale care ocupă o suprafață similară. Sistemul este eficient datorită absenței pierderilor prin frecare inerente sistemelor mecanice tradiționale.

La baza fiecărei tulpini va fi un generator care convertește cuplul de la tulpină printr-un sistem de amortizoare și cilindri, similar sistemului Levant Power dezvoltat în Cambridge, Massachusetts.

Întrucât vântul nu este constant, se va aplica un sistem de stocare a energiei astfel încât energia stocată să poată fi folosită chiar și atunci când nu este vânt, explică personalul proiectului.

În vârful fiecărei tulpini va fi instalată un felinar cu LED, a cărui luminozitate va depinde direct de puterea vântului și de cantitatea de energie electrică generată în acest moment.

Windstalk va rula pe o vibrație haotică, ceea ce vă permite să plasați elementele mult mai aproape decât este posibil cu turbinele eoliene cu pale convenționale.

Un proiect similar Wavestalk este în curs de dezvoltare pentru a converti energia curenților oceanici și a valurilor, unde un sistem similar ar fi răsturnat sub apă.

Proiectul, dezvoltat de firma tunisiană Saphon Energy, este ca Windstalk o turbină eoliană fără pale, dar de această dată dispozitivul are un design de tip pânză.

Acest generator silențios, în formă de antenă satelit, a fost numit Saphonian. Nu are piese rotative și este complet sigur pentru păsări. Ecranul generatorului face mișcări înainte și înapoi sub influența vântului, creând vibrații în sistemul hidraulic.

Scopul proiectului este de a îmbunătăți performanța generatoarelor eoliene în raport cu utilizarea fluxului eolian. Vântul este literalmente înhamat de vela, care face mișcări înainte și înapoi sub acțiunea sa, în timp ce nu există lame, nici rotor, nici angrenaje. Această interacțiune vă permite să convertiți mai multă energie cinetică în energie mecanică folosind pistoane.

Energia poate fi stocată în acumulatori hidraulici sau transformată în energie electrică prin intermediul unui generator sau poate fi folosită pentru a seta un mecanism în rotație. Dacă turbinele eoliene convenționale au o eficiență de 30%, atunci acest generator de tip pânză oferă toate 80%. Eficiența sa depășește de 2,3 ori morile de vânt cu lame.

Din cauza absenței componentelor scumpe, așa cum este cazul unei turbine eoliene (lame, butuci, cutii de viteze), în cazul lui Saphonian, costurile echipamentelor sunt reduse cu până la 45%.

Forma aerodinamică a Saphonianului are avantajul că curenții de vânt turbulente au un efect redus asupra corpului velei, iar forța aerodinamică este doar crescută. Din cauza turbulențelor, turbinele eoliene nu sunt folosite în zonele urbane, iar Saphonian poate fi folosit și acolo. În plus, factorii acustici și vibraționali dăunători sunt minimizați. Saphon Energy a primit un premiu de la KPMG pentru eforturile sale de inovare.

O altă abordare foarte revoluționară a utilizării energiei eoliene a fost implementată încă din 2008 de un inventator - un entuziast din California. Turbinele eoliene mari pentru orașele mici au dimensiunea unei clădiri de 30 de etaje, iar palele lor ating dimensiunea aripilor unui Boeing 747.

Aceste generatoare gigantice produc cu siguranță multă energie, dar producția, transportul și instalarea unor astfel de sisteme este complexă și costisitoare. În ciuda acestui fapt, industria crește cu peste 40% în fiecare an. La asta s-a gândit Doug Selsum din California înainte de a-și atinge obiectivul ambițios. El a decis că este foarte posibil să obțineți mai multă energie folosind mai puține materiale.

Instalând o duzină sau câteva zeci de rotoare mici pe un arbore conectat la un generator, Doug și-a atins în sfârșit scopul. A conectat un capăt al unui ax lung la un generator și a lansat celălalt capăt în cer în baloane cu heliu. Sistemul a funcționat conform așteptărilor.

Doug citise în manuale că o turbină cu un singur rotor era suficientă pentru a obține maximum, dar Doug avea îndoieli. El a gândit altfel: cu cât mai multe rotoare, cu atât mai multă energie eoliană este disponibilă pentru utilizare.

Dacă fiecare rotor este poziționat la unghiul corect, atunci fiecare rotor va primi propriul său vânt, iar acest lucru va crește eficiența de generare.

Desigur, acest lucru complică fizica, pentru că acum trebuia să ne asigurăm că fiecare rotor își prinde propriul flux, și nu doar fluxul de la rotorul adiacent. necesare pentru a afla unghiul optim pentru arbore în raport cu vântul și distanța ideală dintre rotoare. Și, până la urmă, câștigul a fost obținut folosind mai puțin material.

În 2003, inventatorul a primit un grant de 75.000 de dolari de la Comisia pentru Energie din California pentru a dezvolta o turbină cu șapte rotoare de 3.000 de wați. Provocarea a fost îndeplinită cu succes și Doug Selsam a vândut deja peste 20 dintre turbinele sale cu rotor dublu de 2000 de wați mai multor proprietari. El a construit aceste dispozitive în garajul său suburban.

Ideea lui Doug a fost una dintre puținele idei care are de fapt toate șansele de a face progrese mari în lumea comercială. Selsam spune că cele două rotoare sunt doar începutul. Probabil că va vedea turbinele sale multi-rotoare la o milă pe cer cândva.

Archimedes, cu sediul central în Rotterdam, Țările de Jos, a venit cu propriul concept de turbine eoliene neobișnuite care pot fi instalate direct pe acoperișurile clădirilor rezidențiale.

Așa cum a fost conceput de autorii proiectului, un design eficient și cu zgomot redus poate oferi pe deplin casa mica electricitate și un complex de astfel de generatoare, care funcționează împreună cu , este capabil să reducă complet dependența la zero Clădire mare din surse externe de energie electrică. Noile turbine eoliene poartă numele Liam F1.

O turbină mică, de 1,5 metri în diametru și cântărind aproximativ 100 de kilograme, poate fi instalată pe orice perete sau acoperiș al unei clădiri rezidențiale. De obicei, înălțimea acoperișurilor terasate este de 10 metri, iar vântul în țară este aproape întotdeauna sud-vest. Aceste condiții sunt suficiente pentru a plasa corect turbina pe acoperiș și pentru a utiliza eficient energia eoliană.

Două probleme ale turbinelor eoliene convenționale sunt rezolvate aici: zgomotul turbinelor convenționale cu pale și costul ridicat al instalării echipamentelor voluminoase. În mod obișnuit generatoare eoliene costurile de instalare nu se plătesc adesea. Nivelul de zgomot al turbinei Liam este de aproximativ 45 dB, ceea ce este chiar mai silențios decât zgomotul ploii (zgomotul ploii în pădure este de 50 dB).

În formă de coajă de melc, turbina se întoarce în vânt ca o giruetă, captând fluxul de aer, reducându-și viteza și schimbând direcția. Directorul companiei, Marinus Miremeta, susține că randamentul turbinei inovatoare atinge 80% din randamentul maxim disponibil teoretic în energia eoliană. Și acest lucru este deja destul.

În Olanda, o gospodărie medie consumă 3.300 kWh de energie electrică pe an. Potrivit dezvoltatorilor, jumătate din această energie poate fi furnizată de o turbină Liam F1 cu o viteză a vântului de cel puțin 4,5 m/s.

Este posibil să plasați trei astfel de turbine la vârfurile unui triunghi pe acoperișul unei case, apoi fiecare dintre turbine va fi prevăzută cu vânt și nu se vor interfera între ele, ci, dimpotrivă, se vor ajuta reciproc. .

Dacă vorbim despre instalarea într-un oraș în care au loc curgeri turbulente, producătorul sugerează să ridicați ușor turbinele eoliene instalate pe acoperișurile orașului, atașându-le de stâlpi, astfel încât pereții caselor învecinate să nu interfereze cu fluxurile vântului.

Costul estimat al noii turbine, împreună cu instalația, este de 3999 de euro. Deoarece dispozitivul este mai mare de un metru, poate fi necesară o licență specială pentru utilizarea sa, prin urmare, în cel mai extrem caz, turbinele mini-Liam sunt produse și de companie, al căror diametru este de 0,75 metri.

Producătorii plănuiesc să-și folosească turbinele nu numai pentru a alimenta clădirile rezidențiale și industriale, ci și pentru a alimenta navele.

După cum puteți vedea, producătorii de turbine eoliene au o mulțime de alternative interesante.

Deși există multe modalități mai avansate de a genera energie astăzi, turbinele eoliene au fost folosite aproape peste tot în trecut. Desigur, ele sunt încă folosite astăzi, dar numărul a scăzut semnificativ. Pentru a înțelege cum funcționează, este important să știți că vântul este o formă de energie solară.

descriere generala

Turbinele eoliene funcționează folosind curenții vântului. Dar de ce este vântul capabil să genereze electricitate? Acest fenomen are loc din cauza faptului că atmosfera pământului este încălzită neuniform, structura suprafeței planetei este neregulată și, de asemenea, pentru că se rotește. Turbinele eoliene sau generatoarele eoliene sunt capabile să convertească energia cinetic-mecanică, care poate fi folosită ulterior pentru alte sarcini.

Cum anume produc aceste dispozitive energie electrică folosind vântul convențional? De fapt, totul este destul de simplu. Principiul de funcționare a unei astfel de turbine este direct opus funcționării unui ventilator. Sub influența forței vântului, paletele turbinei eoliene se rotesc, care, la rândul lor, determină rotirea arborelui, care este conectat la un generator care produce energie electrică.

Tipuri de turbine

Există mai multe tipuri diferite de turbine. Inginerii disting două categorii principale utilizate în prezent. Prima categorie este orizontal-axială, iar a doua categorie este vertical-axială. Primul tip de turbină eoliană are cel mai comun design, care include două sau trei pale. Unitățile cu trei lame funcționează pe principiul „împotriva vântului”. Elementele în sine sunt instalate astfel încât să privească vântul.

Una dintre cele mai mari turbine din lume este GE Wind Energy. Puterea acestui dispozitiv este de 3,6 megawați. Este demn de remarcat aici că cu cât turbina este mai mare, cu atât este mai eficientă. În plus, raportul beneficiu-preț se îmbunătățește, de asemenea, odată cu creșterea dimensiunii unității.

Performanța generală a turbinelor

Primul indicator prin care este selectat dispozitivul este puterea. Dacă luăm turbine „de serviciu”, atunci puterea acestora poate începe de la 100 kW și poate ajunge la câțiva MW. De asemenea, este important de menționat că atât turbinele eoliene verticale, cât și cele orizontale pot fi grupate împreună. Astfel de grupuri sunt denumite cel mai frecvent parcuri eoliene. Scopul unor astfel de site-uri este furnizarea angro de energie electrică la obiectul dorit.

Dacă vorbim de mici turbine simple, a căror putere este mai mică de 100 kW, atunci acestea sunt cel mai adesea folosite pentru a furniza energie electrică caselor private, antenelor de telecomunicații sau pentru a furniza energie pompelor de transfer de apă. Este de remarcat faptul că turbinele mici pot fi utilizate și împreună cu baterii sau panouri solare. Un astfel de sistem se numește sistem hibrid. Sunt folosite în locuri în care nu există altă modalitate de conectare la rețeaua electrică.

Beneficiile turbinelor verticale

În prezent, tipul vertical de dispozitive este mult mai des folosit. Acest lucru este justificat de faptul că tipul vertical are o serie de avantaje față de cele orizontale.

Pe turnurile de tip vertical, sarcina va acționa mai uniform, ceea ce face posibilă, ca o creare mai simplă a unei structuri mai mari în ceea ce privește dimensiunile acesteia. În plus, pentru a instala rotorul pe acest tip de turbină, nu este nevoie de echipamente suplimentare. Un avantaj important care mărește eficiența muncii este că paletele turbinelor verticale pot fi făcute răsucite - sub formă de spirală. Acest lucru este foarte important, deoarece în acest caz energia eoliană va acționa asupra lor atât la intrare, cât și la ieșire, ceea ce, desigur, crește eficiența instalației.

Unul dintre cele mai importante avantaje ale turbinelor verticale este că atunci când sunt instalate, nu are rost să ajustați axa la debitul vântului. Acest tip de dispozitiv va funcționa cu un flux de vânt care sufla din ambele părți.

Turbina eoliană Bolotov

Această setare iese în evidență față de restul dispozitivelor. Pentru operatie normala turbine nu este nevoie să-l adaptăm la tot felul de condiții meteorologice. Elementul de putere eoliană al acestui design este capabil să perceapă vântul din orice parte, fără operațiuni de reglare. În plus, acest tip de stație nu necesită rotirea turnului atunci când direcția vântului se schimbă. Un alt avantaj al turbinelor eoliene verticale (VAWT - centrală eoliană cu ax generator vertical) este că au un design special care vă permite să lucrați cu fluxuri eoliene de orice putere. Funcționarea chiar și în timpul furtunilor este posibilă. Este posibil să alegeți numărul de module de instalare. Puterea de ieșire a turbinei va depinde de numărul acestora. Adică, schimbând numărul de module, puteți schimba puterea unității, ceea ce este foarte convenabil. Un alt avantaj este că elementul structural eolian este asamblat în așa fel încât să permită conversia cu eficiență ridicată a energiei cinetice în energie mecanică.

Dimensiunile turbinei eoliene Biryukov și Blinov

Acest dispozitiv are un rotor cu două etaje cu un diametru de 0,75 m. Înălțimea acestui element este de 2 m. Sub acțiunea vântului proaspăt, un astfel de rotor a putut să rotească complet rotorul unui arbore asincron cu o putere de până la până la 1,2 kW. Turbina ar putea rezista forței vântului fără rupere până la 30 m/s.

Merită să vorbim despre motivul pentru care turbina eoliană este considerată o realizare a doi oameni de știință. Chestia este că în anii 60. în URSS, omul de știință Biryukov a brevetat un carusel cu KIEV 46%. Cu toate acestea, puțin mai târziu, inginerul Blinov a putut să folosească același design, dar cu un indicator de 58% KIEV.

Turbine de tip hiperboloid

Turbinele eoliene de tip hiperboloid s-au bazat pe ideile unui inginer precum Shukhov Vladimir Grigoryevich.

Caracteristicile acestui tip de turbină includ faptul că are o zonă de lucru mai mare a fluxului vântului. Dacă comparăm acest indicator cu alte categorii de dispozitive, atunci tipul hiperboloid arată rezultate cu 7-8% mai bune, dacă numărăm din zona măturată. Acest indicator este valabil pentru acele tipuri care au zona de lucru fluxul de vânt înaripat. Dacă comparăm acest tip, de exemplu, cu turbinele Darrieus și Savonius, atunci diferența va fi de 40-45%.

Proprietățile speciale ale acestei categorii de unități includ și faptul că sunt capabile să lucreze cu debite de aer ascendente. Este foarte productiv dacă instalați generatorul lângă un lac, mlaștină, deal etc.

Avantajele unor astfel de turbine includ faptul că linia de contact a stratului activ de aer, care spală hiperboloidul, va fi de 1,6 ori mai lungă decât cea a unui cilindru similar care se rotește ca un generator eolian rotativ. Desigur, de aici concluzia că eficiența va fi mai mare cu aceeași cantitate.

Defecte

În ciuda numeroaselor avantaje și caracteristici ale acestor turbine, ele au și o serie de unele dezavantaje.

Factorii negativi includ faptul că atunci când paletele generatorului se rotesc împotriva curenților vântului, acest tip de generator va suferi pierderi semnificative, care, la rândul lor, vor duce la o scădere a eficienței muncii cu aproximativ jumătate. Scăderea acestui indicator este foarte notabilă dacă comparăm turbinele verticale cu cele orizontale, care nu au astfel de pierderi.

Un alt dezavantaj va fi acela că turbina eoliană verticală trebuie să fie foarte lungă. Dacă îl așezi aproape de sol, unde viteza vântului este mult mai mică decât la altitudine mare, atunci pot apărea probleme la pornirea rotorului, care necesită o împingere pentru a începe să funcționeze. De la sine, nu începe deloc. Puteți, desigur, să instalați turnuri speciale pentru a ridica palele mai sus, dar partea inferioară a rotorului va fi încă prea jos.

Alte dezavantaje includ faptul că iarna se vor forma țurțuri pe palele turbinelor eoliene. De asemenea, este de remarcat cantitatea mare de zgomot pe care o emit turbinele în timpul funcționării. Unele dintre instalații sunt chiar capabile să producă infrasunete dăunătoare în timpul funcționării lor. Provoacă vibrații, care pot provoca zgomotul sticlei, ferestrelor, vesela.

Fapt amuzant: turbinele eoliene RimWorld au fost folosite ca sursă de energie.

O turbină eoliană de tip hiperboloid conform lui Shukhov este capabilă să funcționeze chiar și în curenți de aer ascendenți, care de obicei au loc în apropierea unui râu, lac, mlaștină, pe versanții dealurilor și râpelor. Sunt create condițiile de „autoamorsare” și „auto-susținere”, ca la turbinele elicoidale, deși aceasta nu joacă un rol decisiv în funcționare.

Tehnologia așteaptă finanțare și este în curs de dezvoltare!

Descriere:

Turbina eoliană de tip hiperboloid conform lui Shukhov se bazează pe ideile marelui inginer și om de știință rus Shukhov V.G.

În figură, zona de lucru a fluxului vântului este colorată în roșu. Conform acestui parametru, aceasta (o turbină eoliană de tip hiperboloid conform lui Shukhov) depășește alte tipuri de turbine, și anume: aria de lucru a fluxului de vânt de tip paletă este de 7-8% din suprafața măturată; turbine Darrieus și Savonius - 45-50%; în acest caz - 60-70%.

generator eolian de acest tip este capabil să lucreze chiar și în amonte aer, care se desfășoară, de regulă, lângă un râu, lac, mlaștină, pe versanții dealurilor și râpelor.

Se creează condițiile de „autoamorsare” și „autosprijinire”, ca la elicoid turbine, deși acest lucru nu joacă un rol decisiv în lucrare.

Avantaje:

- linia de contact a stratului activ al fluxului de aer, de spălare a hiperboloidului, este de 1,6 ori mai lungă decât linia similară a cilindrului rotativ al unui generator eolian de tip rotativ cu palete drepte. Este firesc să ne așteptăm ca eficiența turbine eoliene va fi mai mare proporțional cu aceeași valoare,

– constructiv dispozitiv corpul de lucru în combinație cu ușurința, rezistența și echilibrul permite instalarea unităților (reductor, generator electric etc.) să fie amplasat în interiorul volumului încorporat, ceea ce reduce dimensiunile și greutatea întregii instalații în ansamblu,

– momentul total de inerție al structurii este definit ca suma produselor maselor puncte materiale cu pătratul lungimii razei. Pe baza acestui fapt, rezultă că momentul de inerție al repausului structurii este cel puțin jumătate din momentul de inerție al cilindrului rotativ al unei turbine eoliene cu pale drepte și, prin urmare, forța vântului necesară în momentul pornirii este la jumătate.

Comparație de caracteristici:

Caracteristici	Generator eolian tip aripă	Turbine eoliene cu axă verticală	Turbină eoliană de tip hiperboloid
putere, kWt	1,0	1,0	1,0
Dimensiuni totale, mm	2 800 mm în diametru (cerc descris de lame)	454 mm în diametru, 4.000 mm. înălțimea lamei	520 mm în diametru, 850 mm. înălțimea lamei
Greutate (turbina eoliana si generator), kg	70	98	43
Forța vântului în momentul ruperii, m/s	2,0	3,0	1,0 – 1,4
Frecvența de rotație, rpm	300-400	180-300	600-900

Notă: descrierea tehnologiei pe exemplul unei turbine eoliene de tip hiperboloid conform lui Shukhov.

turbină eoliană verticală invelox rimworld de înaltă performanță
turbină eoliană rotativă de mlaștină de bricolaj
turbină eoliană zvt de interior cu panouri solare DIY piese pline ovchinnikov
cumpara turbine eoliene inchise cu o singura paleta la pret acasa
randamentul generatorului de turbine eoliene
mini generator de turbine eoliene

Rata cererii 1 552

Căutare de tehnologie

Tehnologii găsite 1

Poate fi interesant:

• Complexul modular „Siberia” este conceput pentru a extrage aur, platină și pământuri rare...

Energia eoliană este energie gratuită, regenerabilă, sigură. Un dispozitiv care transformă energia aerului în energie electrică

sau termică se numește generator eolian. Majoritatea turbinelor eoliene moderne au o eficiență relativ scăzută (până la 30%) și costuri de producție ridicate.

Proiect Turbine Eoliene

Sarcinile principale ale tuturor oamenilor de știință implicați în problemele energiei eoliene sunt reducerea costurilor de producție a morilor de vânt, creșterea eficienței și a puterii acestora.

Clasificare

Turbinele eoliene sunt împărțite în funcție de locația axei de rotație în structuri cu:

• axa verticală (perpendiculară pe sol);
• axa orizontală (paralelă cu solul).

În funcție de materialele din care sunt fabricate paletele, morile de vânt se clasifică în:

• cu lame tari;
• navigație.

În funcție de numărul de lame, se împarte în:

• generatoare cu 2 lame;
• generatoare cu 3 lame;
• generatoare cu mai multe lame, cu numărul de lame de la 50.

Turbinele eoliene de tip turbină aparțin categoriei unei noi generații, le instalez pe acoperiș sub formă de ventilatoare și nu deranjează vecinii cu zgomot

În funcție de tipul de pas elicoidal, generatoarele se disting prin:

• pas constant;
• pas variabil.

După tipul de design:

• cu lame;
• turbină.

Cu programare:

• gospodărie;
• comercial;
• industrial.

Morile de vânt industriale sunt construite în principal cu o axă orizontală de rotație și pale rigide.

Turbina eoliană Liam F1 Urban oferă o eficiență de 80%.

Morile de vânt cu vele și generatoarele cu axe verticale de rotație sunt adesea instalate pentru a furniza energie caselor private și clădirilor mici.

O turbină eoliană este un generator eolian a cărui turbină are o formă cilindrică cu palete instalate în interiorul acesteia. De fapt, aceasta este o moară de vânt cu o axă de rotație orizontală, ale cărei margini ale palelor sunt protejate de un cilindru. Diferă prin simplu design robust, mare, în comparație cu morile de vânt cu lame, eficiență.

Diferența fundamentală

Turbina eoliană este un circuit cilindric. Lamele rotative sunt situate în interiorul circuitului. Designul constă din:

• turbine;
• caren exterior sau interior;
• carenarea ansamblului turbină generatoare;
• gondole;
• generator;
• invertor;
• modul de stocare;
• Unitatea de comandă;
• montură dinamică.

Morile de vânt de acest tip se caracterizează prin absența palelor de rotație neprotejate, precum și printr-un sistem conceput să le regleze și să se orienteze pe direcția vântului. Acest lucru crește fiabilitatea și siguranța structurii. formă cilindrică Carenatul în sine se întoarce, captând vântul, iar carenul, funcționând ca duză, crește puterea instalației.

În funcție de puterea necesară și scopul, designul poate avea multe modificări. De exemplu, la fabricarea unei turbine, diverse materiale. Dimensiunile geometrice, metoda de amplasare (pe suport, ferme etc.) pot varia. Sunt posibile echipamente suplimentare cu module de panouri solare.

Prototip de turbină eoliană de tip turbină pentru afaceri

Unitățile de turbine eoliene sunt produse pentru uz casnic și industrial.

Principiul de funcționare al instalației

Pentru funcționarea normală a unei turbine eoliene de tip turbină, este necesar un vânt care sufla cu o viteză de 2 m/s până la 60 m/s. Principiul de funcționare al instalației este următorul. Unitatea prinde independent direcția vântului, se întoarce în direcția corectă. Fluxul de aer lovește lamele, le rotește. Masele de aer imprimă energie cinetică paletelor, unde este transformată în energie mecanică care rotește rotorul.

Turbina eoliană proiectată în Rusia este în curs de testare

Rotirea rotorului produce un curent trifazat furnizat generatorului. De acolo, curentul merge la controler, unde este redresat, apoi trece prin baterii, le încarcă, apoi merge la invertor. Invertorul eliberează o singură fază curent alternativ, frecvența sa de oscilație este de 50 Herți pentru rețelele cu o tensiune de 220 V sau un curent trifazat cu o tensiune de 380 V, care este necesar pentru întreprinderile industriale, precum și pentru alimentarea sarcinii.

Avantajele unei turbine eoliene

Generatorul eolian al turbinei are avantaje semnificative față de morile de vânt de alte modele.

1. Sensibilitate ridicată la vânt. Viteza minimă a vântului pentru a pune palele în mișcare este de la 2 m/s; morile de vânt de alt tip au nevoie de o viteză a vântului de 4 m/s.
2. Generatorul este capabil să funcționeze la viteze ale vântului de uragan (până la 60 m/s). Majoritatea celorlalte mori de vânt funcționează cu până la 25-30 m/s.
3. Eficiența unui generator de turbină eoliană este aproape de două ori mai mare decât eficiența unei mori de vânt cu palete neprotejate. Datorită designului duzei carenului, moara de vânt cu turbină este mult mai puternică decât unitățile din alte modele.
4. Instalația cu turbine este sigură pentru păsări și lilieci. Turbinele eoliene cu palete deschise provoacă adesea moartea animalelor zburătoare care nu sunt capabile să determine limitele zonei de pericol. Liliecii și păsările identifică turbina eoliană proiectată cu turbină ca un singur obstacol și o ocolesc cu succes.
5. Morile de vânt din majoritatea modelelor produc mult zgomot, la anumite viteze ale vântului generează infrasunete, astfel încât nu pot fi amplasate în apropierea clădirilor rezidențiale, ferme, silvicultură. Instalațiile cu turbine nu produc infrasunete, ceea ce dăunează oamenilor și animalelor. Se pot instala langa clădire rezidențială. Morile de vânt cu turbine nu provoacă migrarea artificială a animalelor.
6. Mai puțin, în comparație cu lamele, costul de producție. Fabricarea lamelor libere este un proces complex, costisitor. Absența lor reduce semnificativ costurile și simplifică producția instalației.
7. Ușurință și rapiditate de instalare. Componentele turbogeneratorului sunt fabricate în fabrică; acolo se realizează şi montarea blocurilor principale. Instalarea include doar amenajarea, racordarea blocurilor, fixarea acestuia pe suport. Instalarea are loc cu ascensoare standard.
8. Ușurință de întreținere. Întreținerea de service a morilor de vânt cu turbine este mult mai simplă și mai ieftină decât cele cu lame. Cu funcționarea corectă a instalației, service periodic competent, durata de viață ajunge la 50 de ani.
9. O centrală eoliană de tip turbină, spre deosebire de morile de vânt clasice, nu interferează cu piloții și controlorii de trafic aerian, nu este detectată de radarele de apărare aeriană și nu reprezintă o amenințare pentru securitatea națională.

Zona de aplicare

Generatorul de turbine eoliene atinge randamentul maxim aproape rezervoare naturale datorită mișcării aerului aproape pe tot parcursul anului și sensibilității mari la vânt. Și, de asemenea, este instalat în orașe, orașe. Designul instalației vă permite să utilizați generatorul pentru autonomie sau iluminat combinat case private si cabane.

Un generator eolian este util în localitățile situate departe de orașe, centre regionale, unde apar adesea întreruperi de curent. Instalația turbinelor eoliene poate fi utilizată în apropierea aerodromurilor, poligonelor militare. Rămânând invizibil pentru radar, nu reprezintă un pericol pentru piloți și sistemele naționale de securitate.

A inventat un generator eolian urban de tip închis, care va fi sigur atât pentru oameni, cât și pentru animale.

După cum știți, morile de vânt moderne „cu elice” sunt nesigure, atât pentru oameni, cât și pentru păsări și lilieci, pe lângă acestea. Pentru a nu repeta greșelile producătorilor mondiali, oamenii de știință ruși au dezvoltat o moară de vânt de tip închis, care seamănă cu forma unei turbine de avion.


Designul constă din 32 de lame în loc de 2 sau 3 lame, ceea ce crește semnificativ eficiența morii de vânt și reduce costul acesteia. In plus, carcasa in care sunt inchise lamele asigura siguranta celorlalti in cazul distrugerii lamei. Iar viteza mare de rotație, permite evitarea fluctuațiilor infrasonice, dăunătoare sănătății.


O astfel de turbină eoliană are un cost record de generare a energiei electrice. Poate fi instalat într-o zonă rezidențială, incl. pe acoperişurile clădirilor urbane. Îndeplinește aproape toate cerințele necesare: confort, cost de instalare ieftin și energie electrică scăzută.

După cum asigură dezvoltatorii, generatorul lor eolian este potrivit pentru orice condiții climatice și începe să funcționeze la rafale de vânt de la 1,8 m/s și funcționează fără probleme până la 25 m/s.

„Acesta este singurul model de generator care poate fi instalat acolo unde o persoană locuiește sau lucrează. Este unică în ceea ce privește caracteristicile sale de siguranță și, în același timp, este și productivă”, spune Vladimir Kanin, unul dintre dezvoltatorii unui nou tip de turbină eoliană.

Instalatorii de echipamente celulare, seturi pentru instalații de foraj mobile și petreceri geologice, precum și administrațiile regiunilor cu deficit energetic din nordul Rusiei, au devenit interesați de designul unic al Petersburgorilor.

Proiecte similare există în SUA, Japonia, China și Germania. Dar, așa cum asigură Optiflame Solutions, aparent, ei sunt singurii care construiesc cu intenție mori de vânt „urbane” care sunt sigure pentru mediul rezidențial. În decembrie 2010, au devenit unul dintre primii participanți la Centrul de inovare Skolkovo. Anul acesta, echipa Optiflame Solutions a intrat în primii zece finaliști ai celei mai mari competiții de startup-uri din țară GenerationS pe pista CleanTech (tehnologii curate).

Potrivit lui Kanin, acum există aproximativ 300 de proiecte diferite de turbine eoliene în lume, dar în realitate nu există mai mult de 10 prototipuri pe care le poți atinge. Orice altceva sunt doar schițe.

Pe acest fundal, turbina lor eoliană de interior pare foarte promițătoare. Și nu putem decât să urăm mult noroc dezvoltatorilor ruși.