вятърната турбина

Дори да звучи забавно, вятърната турбина е противоположност на вентилатора – вместо да използва енергия, за да произвежда вятър, тя използва вятъра, за да създава енергия. Това наред с фотоволтаичните системи е основен метод са производство на енергия от възобновяем източник, при който не се изхвърлят вредни газове по време на производството. И въпреки че енергията е по-скъпа от електричеството, което получаваме от топлоелектрическите и ядрените електроцентрали, ветрогенераторите стават все по-популярни. Те са изключително удобни за локална употреба в отдалечени райони.

Какво представлява вятърът

Може да се приеме, че вятърът е форма на слънчева енергия, тъй като съществуването му се обуславя от три едновременни условия:

  • неравномерно нагряване на земната повърхност от слънцето;
  • неравности по земната повърхност;
  • въртене на Земята.

Когато слънцето нагрява определен терен, въздухът над него абсорбира част от топлината. С нарастването на температурата той се разширява, става по-лек и се издига. Студеният въздух от своя страна се стреми да запълни „празното” пространство, оставено след топлия. Точно това движение на студения въздух образува наричания от нас вятър.

Хората отдавна знаят, че посоката и силата на вятъра могат да се променят от различия в терена, от наличие на водни обекти, от растителност и други географски особеност на конкретното място. И използват това, за да могат да плават с платноходи, да пускат хвърчила, да летят с парапланери и… да създават електричество, например с използване на вятърната турбина.

Как вятърът носи енергия

Въздухът е съставен от частици, също както всяко тяло, но на такова разстояние една от друга, че позволяват на въздуха да не притежава форма. Те могат лесно да се движат и точно това прави вятърът – движи ги бързо в определена посока. Движението, само по себе си, е кинетична енергия, която е уловена от витлата на турбината. На практика ветрогенераторите превръщат кинетичната енергия от вятъра в механична, която от своя страна кара генератора да произвежда електричество.

Устройство на вятърната турбина

В най-прост вид ветрогенераторът се състои от три части: роторни лопатки, вал и генератор.

Роторните лопатки са устройствата, които „улавят” вятъра. Той се блъска в тях и ги бута, като прехвърля част от собствената си енергия, за да ги задвижи. Разработени са така, че лесно да бъдат задвижени и от по-леки ветрове, а при движението си да завъртат вала, към който са прикрепени.

Валът пък завърта ротора на генератор, който е същността на вятърната турбина. Генераторът тук работи като всички останали, на принципа на електромагнитната индукция. Състои се от статор с проводници и ротор с електромагнит. При завъртането на ротора в проводниковите намотки се генерира електрическо напрежение, което създава електрически ток.

История на вятърната турбина

Енергията на вятъра се използва от хилядолетия – първите сведения за платноходки са от 3000 г. пр. н. е. 1000 години по-късно се появяват първите вятърни мелници, които стриват зърно на прах, като завъртат мелнични камъни. Но за създаване на електричество вятърът започва да се използва едва през 30-те години на XX век. През 80-те години обичайната мощност на вятърна турбина е била около 150 kW. През 2006 промишлените турбини са с капацитет от 1 до 4 MW. А 1 MW мощност, създадена от ветрогенератор, може да осигури от 2,4 до 3 млн киловатчаса електричество годишно.

В световен мащаб към момента вятърните турбини произвеждат толкова електричество, колкото осем големи атомни централи – както за промишлени, така и за домакински нужди. За пълното обслужване на едно домакинство е достатъчен ветрогенератор с капацитет 10 kW.

Видове вятърни турбини

Днешните ветрогенератори са два вида: с вертикална ос и с хоризонтална ос .

вятърна турбина с вертикална ос

By ATLAS IMPACTOwn work, CC BY-SA 4.0, Link

Турбините с вертикална ос се използват рядко. При тях валът е монтиран на вертикална ос, така че перките са успоредни на земната повърхност. Те улавят вятър от всяка посока, но имат нужда от начален тласък, за да се завъртят, и обикновено този тласък се дава от електрическа система. Освен това стоят ниско до земната повърхност, което ги прави лесни за обслужване, но и по-малко ефективни, тъй като ветровете, които улавят, са по-слаби. Ето защо за промишлени цели обаче се използват вертикалните.

 

 

 

вятърни турбини с хоризонтална осПри турбините с хоризонтална ос (най-месово са с перки) перките се издигат на оптимална височина – обикновено около 80 м във въздуха. Така могат да улавят най-добрата скорост на вятъра, като в същото време заемат малко място на повърхността на земята. Освен лопатки, вал и генератор, в системата му влизат още няколко задължителни елемента:

  • скоростната кутия, която усилва скоростта на въртенето, преди да го предаде към генератора;
  • електронен контролен блок, който изключва турбината в случай на неизправност;
  • регулатор, който се грижи за улавянето на вятъра;
  • спирачки, които спират въртенето на вала в случай на претоварване или отказ на системата;
  • корпус, който държи всички изброени елементи, заедно с лопатките, вала и генератора;
  • кула, върху която е монтиран корпусът и която осигурява необходимата височина;
  • електрическо оборудване, което пренася създаденото електричество от генератора и подсигурява работата, която вършат защитните механизми.

Вятърната турбина обикновено не се свързва към акумулатори, а директно в електроразпределителната мрежа. Все пак в повечето случаи се налага да се добавят и честотни преобразуватели, за да фиксират честотата на създаденото електричество.

Производство

Вашият коментар

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван. Задължителните полета са отбелязани с *